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（来源：中国炼铁网）
孙本科
摘 要：高炉减风是炼铁生产中频繁发生的操作场景，顶压设定的合理性直接关系到炉况稳定与设备安全。本文系统阐述了减风工况下顶压设定的总体原则与控制逻辑，分别针对常规计划减风、应急炉况减风及休风/降料面等特殊工况，提出了差异化的顶压动态匹配策略。结合方大特钢二号高炉“5·29”煤气上升管爆裂事故、昆钢2#高炉（2500 m³）炉况失常、柳钢1500 m³高炉恶性悬料、柳钢2650 m³高炉突发停电、柳钢2号高炉风机跳闸等典型生产案例，深入分析了顶压控制失当引发事故的机理与教训。研究表明，顶压设定应摒弃固定参数思维，以压差（ΔP=风压-顶压）为核心监控指标，实行“因炉制宜、因时制宜”的动态匹配，同时建立健全TRT/减压阀组协同、自动联锁保护与岗位联动机制，方能实现减风过程的安全与高效。
关键词：高炉；减风；顶压设定；压差控制；炉况安全
1 引言
高炉减风是炼铁生产中最为常见却又最具风险的操作之一。无论是有计划的检修减风、因炉况失常的应急减风，还是休风与降料面过程中的渐次减风，风量的改变必然引起炉内压力场、气流场与温度场的重新分布。其中，炉顶压力（顶压）的设定与调整，是减风操作中牵一发而动全身的关键环节。
顶压过高，会导致炉内压差（ΔP=风压-顶压）过低，削弱煤气流对料柱的穿透力，使中心气流不畅、炉况难行甚至悬料；顶压过低，则压差过高，料柱透气性急剧恶化，诱发崩料、管道行程乃至炉缸冻结等恶性事故。更为严重的是，若顶压调节严重滞后或失控，炉内压力可能瞬间陡升，超出设备承压极限，造成煤气管道爆裂、高温焦炭喷出等灾难性后果。
然而，长期以来，许多高炉操作者对减风时的顶压设定缺乏系统性认识，或机械套用固定比例，或凭经验粗放调整，忽视了减风原因、炉况状态、减风速率等变量的差异性。这种粗放操作模式不仅影响炉况恢复效率，更埋下了重大安全隐患。
本文旨在系统梳理减风工况下顶压设定的理论依据与控制策略，结合近年来多个企业高炉的典型生产案例，为高炉操作者提供一套科学、可操作的顶压动态匹配方法，以提升减风过程的安全性与经济性。
2 减风顶压控制的总体原则与理论模型
2.1 核心控制目标
减风工况下，顶压设定无固定绝对值，而是一个随风量、风压、炉况响应及设备状态实时变化的动态变量。其核心控制目标可概括为两点：
其一，维持合理压差（ΔP） 。压差是反映料柱透气性的最直接参数。减风后若ΔP高于正常基准值，说明料柱阻力过大，需进一步降低顶压或继续减风；若ΔP过低，则说明气流穿透力不足，可能引发悬料。合理的ΔP应控制在正常基准值的80%~110%区间内。
其二，确保顶压不超过设备承压上限。 顶压的上限受制于炉顶设备（如干法除尘布袋耐压、炉顶齿轮箱密封能力）、TRT机组承压及煤气管道设计压力等多重约束。操作中必须为这些设备预留足够的安全裕度。
2.2 压差主导的控制逻辑
减风过程中，操作者应遵循 “风压先行，顶压跟随；减风快时顶压略慢，减风稳时顶压同步” 的节奏原则。具体而言：
· 减风操作启动后，首先观察风压变化速率与幅度；· 顶压调节阀（或TRT静叶）的动作应紧随风压变化，但可根据减风速率做适度超前或滞后补偿；· 若减风速率较快（如>5%风量/min），顶压调节存在响应滞后，操作工应预先手动给定顶压降幅（比理论值多降2~5 kPa），待系统稳定后再微调回目标值；· 全程以ΔP为最终校验指标，而非机械追求顶压与风压的固定比例。
2.3 顶压-风量匹配的经验模型
在实际操作中，部分高炉采用“顶压=系数×风量”的简化匹配公式进行动态设定。系数取值通常为0.033~0.035（单位kPa·min/m³），即风量每减少1000 m³/min，顶压相应下调约33~35 kPa。此外，有企业总结出“风量增减100 Nm³/min，顶压应增减6~7 kPa”的经验规则，以使压差维持在合理水平。这些经验公式为操作者提供了快速参考，但需根据各高炉的具体炉型、原燃料条件及透气性指数（K值）进行校正，不可生搬硬套。
3 常规计划减风的顶压设定策略
3.1 按比例同步下调
对于计划检修、正常调控等常规减风场景，炉况基本稳定，不存在突发性风险。此时顶压应随风压同步下调，通常维持顶压≈风压×（0.45~0.55） 的关系。具体系数的选取需考虑以下因素：
· 炉料透气性好（K值较低）时取上限（0.55），透气性差（K值较高）时取下限（0.45）；· 正常生产时顶压/风压比值偏高者，减风时可适当保持该比值；· 需确保ΔP不高于正常基准值的110%。
3.2 风压极低时强制切换常压
当风压持续降至≤80 kPa（或风量低于设计值的30%）时，顶压已无法通过调节阀组有效维持，必须立即打开炉顶放散阀，切换为常压操作。此时还需同时通知TRT退出或切旁通，防止因顶压高于风压导致煤气倒灌或布袋反吹损坏。
3.3 富伦2/3号高炉短期减风实践
富伦2/3号400m³高炉2015年要求在减风后的操作参数控制中，减风后若无富氧条件，继续向高炉喷煤的适宜风压最好不低于120 kPa，此时煤量最高6.0 t/h。这一实践表明，常规减风不仅要关注顶压与风压的匹配，还需统筹考虑喷煤、富氧等相关操作参数的协同调整，避免因单一参数失调而导致炉况恶化。
4 应急减风的顶压差异化策略
4.1 连续崩料/管道行程
连续崩料会破坏料柱的透气性，使矿石预热与还原受阻，特别是高炉下部的连续崩料，能使炉缸急剧向凉。处理此类工况时：
· 首要目标是快速降低ΔP至正常基准值的75%~80%；· 减风同时必须同步且略超前降低顶压（可先降顶压3~5 kPa再减风），以防止炉喉处突然释放的气流受阻而转为悬料；· 若顶压下降滞后，可手动关小TRT静叶或开大减压阀组旁通；· 崩料严重时，应高压改常压，控制压差低于正常值；· 待崩料停止、料面恢复后，按“先提顶压、后提风量”的顺序逐步回控。
4.2 渣铁出不净
因渣铁排放不畅导致的减风，其顶压处理策略与崩料截然不同：
首次减风时暂不降顶压，维持原顶压值，以保持炉内压力对炉缸的“压紧”作用，利于渣铁排放；· 待渣铁流趋稳、风压不再波动后，再根据实际风量将顶压下调至匹配水平；· 恢复后的顶压通常比同风量下的常规设定高5~8 kPa，以便在恢复风量时提供额外动能，疏通中心气流。
4.3 严重失常（悬料、剧冷、风口灌渣）
悬料一旦发生即须尽快处理。首先要迅速减风，降低风压，使压差低于正常水平，将高压操作改常压。具体策略包括：
大幅度、快速减风（甚至减至保温风量），顶压同步大幅下调，降幅可达风压降幅的60%~70%；· 目标是在2~3 min内将ΔP压至安全阈值（<正常值70%）；· 停止喷吹燃料，相应减轻焦炭负荷；· 若悬料无法消除，可考虑“减风至零+顶压降至常压+炉顶通蒸汽/氮气”的组合措施；· 以上措施无效时，立即在打开渣口或出铁后放风坐料。
4.4 昆钢2#高炉（2500 m³）炉况失常案例分析
昆钢炼铁厂2#高炉有效容积为2500 m³，设3个铁口、30个风口，于2022年2月28日点火开炉。从2023年3月20日开始，高炉顺行情况逐渐变差，时有小滑料现象。2023年4月7日22:00以后，2#高炉开始出现明显的憋风现象，主要表现为炉内压量关系紧张，风量萎缩明显，炉内频繁出现高压尖峰，探尺打横。4月8日03:00出现第一次崩料（料线从1.1 m下滑至5.8 m），之后先后出现4次崩料、多次管道行程，料面偏斜，炉墙渣皮脱落，煤气利用急剧降低。
处理过程中，操作者先后采取停氧、停煤、缩矿批（从54 t逐步缩至40 t）、退负荷（从4.54倍退至2.9倍）、集中及循环加焦等综合措施。4月8日全天集中及循环加焦310.2 t，当日产铁仅3660 t。4月9日，由于炉身黏结物大量脱落且持续时间较长，炉缸吸热增加，铁水温度从1495℃急剧下降到1367℃，炉内压量关系再次紧张。
教训分析：此次炉况失常的根源在于压量关系持续紧张后未能及时通过减风及同步降顶压来有效控制压差。当憋风现象初现时，若能够在减风的同时将顶压匹配下调至合理水平，将ΔP压至安全阈值以下，或可避免后续连续崩料和管道行程的恶性循环。该案例深刻揭示了“压差预警—及时减风—同步降顶压”联动机制的重要性。
4.5 柳钢1500 m³高炉恶性悬料案例分析
柳钢1500 m³高炉设有2个铁口，2022年3月开炉投产。2023年9月，焦化干熄焦系统检修60天，大量配用水焦，最高配用比例达55%，水焦强度低且质量不稳定，高炉气流每况愈下。10月9日对上部装料制度进行调整优化，缩小布料角度适当放开边缘气流，但随着时间延长，边缘气流不均匀，局部气流过盛，中心气流偏弱。10月10日，炉况出现了1次管道和5次悬料，坐料料线最深达12.3 m，高炉不接受风量，气流不通透气，炉况恢复困难。
处理措施：通过采用集中加焦、缩小矿焦装料制度角度及扩大矿焦角度负差值、以发展边缘气流为主等措施疏通高炉气流，在恢复过程中保持充足的炉温，最终顺利恢复炉况。
教训分析：此次恶性悬料事故的根本诱因是原燃料质量劣化导致炉况基础脆弱，而装料制度调整又未能有效匹配气流变化。从顶压控制角度而言，当炉况出现“风压偏高、不接受风量”的征兆时，应果断减风并同步降低顶压，使压差降至正常值以下。若操作者能在悬料发生前通过主动减风降顶压来缓解压量关系紧张，或许可以避免料线塌落至12.3 m的严重程度。
5 休风与降料面等特殊工况的顶压管理
5.1 休风末期的顶压控制
休风或减风至极低风量时，顶压管理需格外谨慎：
当风量＜1000 m³/min、风压＜50 kPa时，顶压应逐步退至20~30 kPa；· 确认炉顶煤气CO浓度安全后，打开炉顶放散阀实现常压，同时关闭TRT入口阀；· 休风过程中，每减风500 m³/min，顶压宜同步下调3~5 kPa，避免最后时刻压差突增；· 减风过程应标准化，有企业要求从开始减风到休风不超过32分钟。
典型事故案例：2022年10月，某厂高炉在休风时因未同步撤顶压，在高顶压作用下渣铁倒灌风口，导致直吹管堵塞、风口烧损，复风延误12小时，直接经济损失超50万元。此外，有企业在休风操作中工长忘记撤顶压，导致休风灌渣事故。这些案例充分说明，休风末期顶压若不能及时降至安全水平，后果极为严重。
5.2 降料面过程的顶压动态调整
降料面是高炉停炉检修前的关键操作，顶压控制贯穿全过程：
前期（料面较高、料层厚） ：为稳定煤气流分布、防止偏流，顶压宜比正常同风量水平高10~15 kPa，以强化中心气流，加快料面下降。方大九钢3号高炉（1780 m³）在降料面过程中采用高风量与高顶压综合使用技术，历时12 h 36 min顺利将料面降至风口以上2.0 m位置。· 中期（料面降至炉腰以下） ：随料层减薄、透气性改善，需逐步回调顶压至常规匹配值，并每30 min对照炉顶温度场分布微调。首钢2号高炉在空料线降料面过程中使用高顶压、大风量，随料层厚度及时降低压差。· 末期（料面接近风口） ：必须先适当减风（降幅10%~20%），再小幅度、间歇式退顶压（每次降3~5 kPa，间隔3~5 min）。严禁快速大幅降压，以防料层塌落引发管道行程或爆震。首钢京唐5500 m³高炉在降料面过程中通过合理控制风量、顶压、炉顶打水量等重要参数，实现了迅速安全地降料面作业，全程未发生管道、悬料及爆震现象。
5.3 酒钢2500 m³高炉长期休风实践
酒钢7号高炉（2500 m³）于2013年7月31日至8月3日进行96小时计划检修。休风过程中按照分段稳定压差的减风方法进行操作。该实践验证了“以压差为导向、分段控制”的减风策略在长期休风工况下的适用性。同时，该实践也指出，长期休风减风控制总时间应适当延长至1.5小时，以避免因减风过快导致的炉况剧烈波动。
6 关键安全联锁与自动化控制
6.1 TRT/减压阀组协同控制
顶压调节的核心执行机构是TRT静叶与减压阀组。在正常减风时，优先采用TRT静叶自动跟踪模式；但在快速减风时，须切换至手动优先模式，并监控旁通阀开度，确保泄压通道畅通。当顶压波动超过±5 kPa且持续30 s时，应主动转为手动干预。
柳钢2号高炉TRT原采用单静叶控制系统，存在静叶调节精度不足、顶压波动较大的问题。通过采用双静叶控制方法后，静叶角度误差小于2°，顶压波动小于2 kPa，发电量每小时增加200~500 kW·h。莱钢2# 15MW TRT机组通过检修静叶传动系统，将顶压稳定在±1 kPa的良好水平。这些实践表明，TRT系统的可靠性直接影响顶压控制的精度与安全。
6.2 自动降顶压联锁保护
柳钢开发的“高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法”是一项具有代表性的自动化成果。该方法以高炉压差作为触发判断条件，由TRT的静叶和旁通阀逐步降低高炉顶压，实现自动快速安全降顶压。在拨风系统失灵或无拨风系统的情况下，该技术也能避免因风机跳闸而导致的高炉灌渣。
柳钢2号高炉在2024年两次遭遇风机跳闸断风事故。第一次跳闸时，当班工长未及时打开炉顶放散阀泄压，导致5个风口吹管灌渣；第二次跳闸时，当班工长及时打开炉顶放散阀泄压，显著降低了风口灌渣程度。为此，柳钢开发了自动炉内泄压系统——当热风压力均小于70 kPa且炉顶压力均大于30 kPa时，两个条件同时满足，PLC自动发出泄压指令，打开炉顶放散阀。
6.3 柳钢2650 m³高炉突发停电事故案例分析
柳钢2650 m³高炉于2023年2月6日完成炉缸大修投产，设计30个风口。2024年下半年，该高炉在两个月内发生两次突发停电事故。
第一次事故（2024年8月23日21:10）：1#35KV站因送2#主变造成高炉上料系统停电，21:18高炉风机跳闸、炉前停电、渣粒化停电。风机跳闸后拨风未自动投入，风量快速降为0，造成18~22#共5个吹管后段灌渣。2分钟后手动拨风成功，高炉慢风110分钟，于23:10休风。休风前压差维持在165 kPa左右。8月24日1:08复风，全风口送风，复风后压量关系平稳宽松，未出现塌料。
第二次事故（2024年10月，具体日期未详）：类似停电导致风机跳闸，但此次防灌渣自动安全降顶压控制系统正常启动，显著降低了风口灌渣程度。
教训分析：两次事故的对比表明，自动降顶压联锁保护系统的有效性至关重要。第一次事故中拨风未自动投入且工长未及时打开放散阀泄压，导致5个风口灌渣；第二次事故中自动安全降顶压控制系统正常启动，灌渣程度明显减轻。这充分说明，在突发断风工况下，顶压的自动快速泄放是防止风口灌渣、缩短恢复时间的关键措施。
7 重大事故案例分析：方大特钢“5·29”事故的警示
7.1 事故概况
2019年5月29日16时23分33秒，江西省南昌市青山湖区方大特钢科技股份有限公司炼铁厂二号高炉在处理异常炉况过程中，炉内压力瞬间陡升，造成煤气上升管波纹补偿器爆裂，炉内大量高温焦炭从爆裂处喷出，掉落在出铁场平台，导致平台及安全通道作业人员6人死亡、4人受伤。
7.2 事故直接原因
调查认定，事故的直接原因是：
5月28日中班、29日白班，高炉四个上升管处炉顶温度显示约157~500℃（高于200~300℃的正常炉顶温度），且温度分布不均。为降低炉顶温度，两个班次通过炉顶打水装置长时间连续打水，打入的液态水未经雾化，部分落在炉料上。在炉内减风操作时出现崩料，含水炉料落入炉体下部高温区，其中的水分迅速汽化，体积急剧膨胀（约1200~1500倍），引发炉内压力瞬间陡升。
同时因炉顶放散阀处于“手动”操作模式，未与炉顶压力联锁，未及时自动开启泄放炉内压力，导致上升管波纹补偿器爆裂。
7.3 间接原因
事故间接原因包括：
1. 高炉长期违规超压组织运行——二号高炉炉顶工作压力长期控制在234 kPa左右，超出200 kPa设计工作压力；2. 炼铁厂对炉况未做出正确研判；3. 企业主体责任不落实。
事故调查组提出了对27名有关责任人员和责任单位的处理意见。
7.4 对减风顶压控制的启示
方大特钢“5·29”事故为高炉减风顶压控制提供了极为惨痛的教训：
第一，顶压绝不能超设备设计上限运行。 该厂二号高炉长期在234 kPa下运行，超出200 kPa的设计压力达17%，从根本上消除了设备的安全裕度。
第二，减风操作必须与顶压联锁保护协同。 事故中炉顶放散阀处于“手动”模式，未与顶压联锁。若放散阀能够根据顶压超标自动开启泄压，即使水分汽化导致压力陡升，也可通过及时泄放避免波纹补偿器爆裂。
第三，异常炉况下的减风必须充分考虑炉内物料的特殊状态。 连续打水降温导致炉料含水，此时减风引发的崩料使含水炉料落入高温区，水分急剧汽化。这一连锁反应提示，减风操作绝不能孤立进行，必须综合评估炉内物料状态、温度分布等全局因素。
第四，超压运行的危害具有累积性。 长期超压不仅直接威胁设备安全，更使操作者丧失了对压力风险的警觉性，形成“超压常态化”的危险思维定式。
8 岗位联动与操作纪律
减风及顶压调整全过程，须保持中控室（主操）、TRT值班员、炉前班长及煤气防护站四方通讯畅通。每调整一次风量或顶压（幅度>5%），应在3 min内互报一次关键参数（风量、风压、顶压、ΔP、炉顶温度）。
每次减风操作须记录“减风原因、起止时间、风压/顶压变化曲线、压差峰值及处置措施”，作为后续优化调整的历史依据。邯钢3200 m³高炉对减风过程进行了标准化，要求开始减风到休风不超过32分钟。柳钢2650 m³高炉在复风操作中严格执行“压量关系平稳宽松后方可加风”的原则。
9 结论
（1）高炉减风时的顶压设定不应视为固定参数，而应作为随减风原因、炉况状态、风量变化及设备能力实时动态匹配的操作变量。其核心控制指标是压差（ΔP=风压-顶压），目标是将ΔP控制在正常基准值的80%~110%区间内。
（2）常规计划减风宜采用“顶压≈风压×（0.45~0.55）”的同步比例下调策略；应急减风则需根据崩料、渣铁不畅、悬料等不同工况采取差异化的顶压处理方式——崩料时须同步甚至超前降顶压，渣铁不畅时则暂不降顶压。
（3）休风末期与降料面过程对顶压控制有特殊要求。休风时须在风量降至极低后将顶压逐步退至常压；降料面则需根据料面高度分阶段动态调整顶压，前期适当提高、后期稳妥退出。
（4）方大特钢二号高炉“5·29”事故（2019年）、昆钢2#高炉炉况失常（2023年）、柳钢1500 m³高炉恶性悬料（2023年）、柳钢2650 m³高炉突发停电（2024年）等案例深刻表明，顶压控制失当可能酿成灾难性后果。长期超压运行、放散阀未与顶压联锁、减风时压量关系不匹配，是导致事故发生的共性症结。
（5）自动化控制是提升顶压管理安全性的重要手段。以压差为触发条件的自动降顶压系统、TRT/减压阀组协同控制、自动泄压联锁等技术的应用，可显著缩短事故处理时间、降低操作风险。
（6）操作者应摒弃“固定参数表”思维，以压差为核心监控指标，结合炉况响应曲线，做到 “减风有预判，降压有依据，恢复有节奏” ，方能实现安全与高效的双重目标。
参考文献
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