一、高炉工艺简介

 

　　高炉因具有炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉为炼铁环节中最主要的设备，它为横断面为圆形的炼铁竖炉，生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。铁水从铁口放出，生成的炉渣，从渣口排出。煤气从炉顶排出，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等燃料。
 

 

图一：高炉风系统图

 

　　高炉鼓风机是高炉最重要的动力设备，上图为整个高炉的系统图，从中可以看到高炉鼓风机的位置及作用，它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3/min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例。

 

　　高炉鼓风机处于整个高炉系统的非常重要的位置，其运行可靠性关系着整个高炉生产，甚至会影响安全事故，一般情况下在高炉正常生产过程中如果高炉鼓风机意外停机将导致严重的安全生产事故，经济损失少则几十万，多则上百万。

 

　　但高炉鼓风机为整个高炉系统中功率最大的负载，其耗电量巨大，而且目前很多采用水阻柜启动加风门调节的方式启动和调节鼓风机的出口压力，能量浪费严重，变频改造逐渐进入厂家的视野，但对变频调速系统的可靠性提出了很高的要求。

 

　　二、项目概况

 

　　河北某重工企业的高炉鼓风机为大功率离心式鼓风机，采用三相异步电机驱动，工频启动采用水阻柜方式，由于启动冲击大，每次启动风机都很困难，另外由于风压采用风门调节的方式，正常生产过程中风门开度在30%到50%，能量浪费很严重，节能空间巨大，变频改造成为最好的选择，针对高炉鼓风机这种高重要型负载，我司提供了高可靠性的方案，与客户之间实现了双赢。

 

　　（1）系统方案说明
 

 

图二：高压变频器一次图

 

　　整个系统由以下设备组成：1#进线柜、1#预充柜、1#变频器、1#电抗器柜、1#出线柜、2#进线柜、2#预充柜、2#变频器、2#电抗器柜、2#出线柜、工频进线柜、电机、星点柜，其中电机与星点柜为客户原有设备，其余设备为本次变频改造新增设备。

 

　　此系统在国内首创了高压变频器双机并联方案，针对现场实际情况，我司配两台大容量的高压变频器并机构成驱动启动，通过同步脉冲发波技术解决同步问题，并经过电抗器的均流处理后共同拖动6300kW电机，两台变频器同时运行，当系统内任何一台变频器出现故障时，另外一台变频器根据现场工艺同步切换至原有工频系统运行，不影响高炉鼓风机的运转。

 

　　由于两台并联运行，当系统任意一台变频器处于突然停机状态时，系统分断相应变频器的进线断路器和出线柜，工频进线柜断路器处于断开状态，只闭合正常运行变频器对应的进线断路器和出线柜，根据现场应用情况，若满负荷生产，切换时对电网有较小冲击，为保证切换过程平滑无扰，切换时需要稍微关小风门挡板，当关小到一定程度后进行切换最为稳妥，此现场风门没有自动联锁，所以任何一台变频器故障时，高炉鼓风机将根据现场工艺调试时确定同步切换在挡板关闭到多少时同步切换可以对电网没有冲击，保证切换过程平滑无扰，当变频器修好后，系统工艺允许情况下可通过同步切换技术切回至原两台变频运行状态，使系统继续运行。

 

　　（2）系统操作说明
 

 

图三：高炉鼓风机操作台

 

　　整个系统为方便客户操作，我方设计了系统的远方操作台，所有的操作均由远控实现，远控台的设计过程中也尽可能遵循简单安全操作的基本原则，对于系统的上电、启动、调速、工变频切换均只需操作一到两个按钮完成，对于重要的开关，设置了解锁操作，以防误按造成系统事故。