記者 夏杰生
據6月6日出版的《中國冶金報》報道，河南省豫興熱風爐工程技術有限公司（下文簡稱豫興公司）今年再次榮獲中國冶金報社組織評選的“鋼鐵產業鏈綠色標桿企業”稱號，其創新研發的專利技術——熱風爐無波動換爐高效轉換裝置及控制方法（下文簡稱無波動換爐技術）首次榮獲“鋼鐵行業綠色好技術”殊榮。
豫興公司為何能取得如此成績？帶著這個問題，《中國冶金報》記者采訪了該公司董事長劉世聚、總工程師符政學、熱風爐專家任金喜，以及滄州中鐵裝備制造材料有限公司（下文簡稱中鐵裝備公司）煉鐵廠專家，并得出可喜的結論。
劉世聚首先言簡意賅地介紹說，高爐熱風爐在由燃燒轉為送風期間，為保證閥門能夠安全啟閉，必須對熱風爐進行均壓，常規均壓是通過冷風管道上的均壓閥進行均壓。由于均壓時分流了部分冷風，造成高爐風壓、風量、爐內氣流、透氣性指數、爐頂壓力等指標波動，這樣對高爐的穩定運行造成破壞。為降低波動，采用均壓閥門小開度、小流量進行均壓。這種操作均壓時間非常長，雖然波動減小，但是縮短了熱風爐有效燒爐時間，降低了熱風爐使用效率。為克服熱風爐這種通病，豫興公司組織專業團隊，通過精心論證及設計，研究出獨特的專利技術，利用外來氣源進行均壓，徹底解決了因為均壓造成的運行弊端，并且延長了燒爐時間，提高了風溫，為高爐穩定順行及節能增效創造了條件。
無波動換爐技術應用迫在眉睫
據任金喜介紹，山西呂梁建龍實業有限公司煉鐵廠（下文簡稱呂梁建龍）1800m3 高爐及其配套的 3 座熱風爐，采用“兩燒一送”的工作制度，單爐送風時間為45分鐘，高爐熱風爐換爐充壓方式為常規充壓，充壓由冷風均壓管利用部分高爐冷風進行充壓。高爐生產要求充壓時對鼓風壓力的影響≤10kPa，為了達到此目的，充壓閥的開度非常小，一次充壓時長為 14 分鐘，致使換爐時間接近于18分鐘，雖然控制了風壓波動≤10kPa，但是極大地縮短了熱風爐的蓄熱時間，致使熱風爐不能發揮最佳狀態，嚴重制約了高爐節能降耗的能力。
為改變這種操作弊端，呂梁建龍嘗試采用鼓風機進行均壓，即鼓風機“定壓送風”技術，但鼓風機“定壓送風”技術弊端也比較多，主要表現為如下幾點：
一是鼓風機正常生產時不能滿負荷生產，需要一直保留15%-20%的風量，滿足均壓時的風量增加，但這樣又會降低鼓風機的能效，使風機不能滿負荷生產。
二是根據使用效果，采用“定壓送風”技術后，只能將鼓風波動控制在10kPa左右，仍然很難完全消除風壓、風量及爐況波動影響。
三是均壓時間在7分鐘左右，風機控制遲滯，均壓時間較長，操作不靈活。
四是在均壓時風機負荷提升，容易對機械及電氣系統造成沖擊，造成電網波動。
五是均壓換爐時間受高爐生產制約，熱風爐不能隨時換爐，制約熱風爐正常工作。 由于鼓風機“定壓送風”技術存在以上弊端，很多單位已經棄用。
綜上所述，采用無波動換爐技術應用迫在眉睫。
專利技術轉化為生產力
據劉世聚介紹，熱風爐無波動換爐技術是豫興公司總工程師符政學20多年前在《河南冶金》雜志召開的煉鐵會議上提出的大膽設想，但這一創新火花一直未形成科研成果并轉化為生產力，即一直沒有客戶嘗試使用而擱置至今。近幾年，隨著行業強化煉鐵的技術進步，對改善高爐鼓風壓力波動要求的呼聲越來越高，這一技術逐漸提上日程。符政學總工及其技術團隊走訪客戶進行調查和研究，逐步進行了技術完善，成為新的專利技術。
該技術具有以下特點：
一是采用空壓機的風代替鼓風機的風，同屬壓縮空氣，充壓介質的性質沒有發生改變。
二是這套獨立充壓系統與高爐的鼓風系統分離，投入使用后，達到了穩定高爐爐況、延長燒爐時間，穩定和提高風溫、降低焦比、節省煤氣的目的。經理論核算，這項獨立充壓技術使高爐鼓風利用率更高、壓力更穩定，綜合分析其使用效果得出，該技術每年將為山西呂梁建龍煉鐵廠提高效益上千萬元。
符政學指出：在此之前，熱風爐爐內充壓是利用高爐鼓風機的風，充壓時會造成高爐鼓風壓力急劇下降而波動較大，這種波動破壞了高爐內W型或倒V型軟熔帶，影響爐況順行；若在出鐵前換爐，操作不當會造成風口倒灌事故。為減小爐況波動，有的煉鐵廠采用自動控制限流充壓，但充壓時間需要10分鐘-15分鐘，這導致爐況仍有波動，影響產量。
采用豫興公司創新研發的熱風爐無波動換爐專利技術，充壓時間比應用前大大縮短，可以使燒爐時間延長12分鐘以上，高爐鼓風風壓無波動，穩定了高爐內W型或倒V型軟熔帶，爐況穩定順行，為高爐高產節能創造了有利條件。該技術可使熱風爐換爐不受高爐值班室的控制，可以按照固定的送風、燃燒程序自動換爐，進而達到熱風爐無人操作水平。此外，該技術還能按規定時間或規定溫度換爐，不至于將底溫拉得過低，因此穩定了熱風爐的熱負荷，有利于延長熱風爐的壽命，提高熱風爐的送風溫度，從而降低高爐燃料消耗。
助熱風爐提高風溫
據中鐵裝備公司煉鐵廠專家表示，他們的煉鐵廠熱風爐換爐的充壓時間較長，需要12 分鐘-15分鐘。在沒有額外的充壓系統時，如果縮短充壓時間，會使高爐風壓和風量急劇下降，對高爐爐況造成較大影響；而延長充壓時間，就會占用燒爐時間，影響風溫。
這一弊端導致他們煉鐵廠高爐自投產以來，風溫一直不理想，平均只有大約1170℃。他們后來了解到山西呂梁建龍1800m3 高爐2022年8月份采用豫興公司專利熱風爐無波動換爐技術，取得了不錯的效果，平均風溫達到 1210℃。這一消息使他們感到興奮，遵循耳聽是虛、眼見為實的原則，中鐵裝備公司委派煉鐵廠設備部專家在今年3月份看到豫興公司熱風爐無波動換爐技術展示的魅力。
呂梁建龍熱風爐的單位風量換熱面積為35.89m2/Nm3，中鐵裝備熱風爐的單位風量換熱面積為45.56m2/Nm3，呂梁建龍雖然比中鐵裝備公司熱風爐配置參數低，但其燒爐時間與送風時間的比值更高，這意味著呂梁建龍熱風爐可以縮短充壓時間，延長燒爐時間，提高熱風爐單位周期內的蓄熱能力。另外，熱風爐換爐不再受高爐生產制約，操作人員可以根據情況縮短送風時間，提高熱風爐的工作效率，從而提高送風溫度。
熱風爐無波動換爐技術前程似錦
事實證明，呂梁建龍采用無波動換爐系統取得非常好的效果：換爐時間確實從18分鐘縮短到7分鐘，風溫從1170℃提高到1210℃，高爐風壓波動從10kPa減少至2kPa以下，為高爐的穩定順行創造了有利條件。
這位煉鐵廠專家認為，豫興無波動換爐技術有以下幾點優勢：
一是延長燒爐時間和縮短換爐時間，提高風溫。
二是消除了換爐充壓產生的風壓風量波動，對高爐爐況順行提供保障。
三是當一座熱風爐檢修時，使用兩座熱風爐一燒一送，盡可能減少風溫對高爐生產影響。
四是利用壓縮空氣代替冷風進行均壓，可以提高高爐產量。
目前，中鐵裝備公司大高爐的風溫普遍偏低，一個重要原因就是高爐大修以后，熱風爐受到限制；雖然也進行了一部分改造，但是蓄熱能力沒有實質性改觀。對比山西呂梁建龍的熱風爐蓄熱面積和蓄熱量指標，中鐵裝備公司熱風爐還略有優勢。“通過此次考察，我們堅信：熱風爐無波動換爐技術是縮短換爐時間和換爐周期，進一步提高熱風爐的效率，以及提高風溫的有效技術。它對于中鐵裝備公司的高爐生產有很大的參考價值。”該煉鐵專家說道。
今年5月13日和22日，中鐵裝備公司以及鞍山寶得鋼鐵有限公司也都分別與豫興公司簽訂了3座2500m3 和1250m3 高爐熱風爐采用無波動換爐技術合同。
目前，已經有十多家鋼鐵企業完成了采用該專利的技術交流、技術論證工作，并將該技術納入其節能減排、提高風溫發展軌道。隨著形勢的發展，煉鐵廠面臨節能環保、降耗增效的要求會越來越高，采用該技術的用戶也會越來越多。
不久的將來，豫興熱風爐無波動換爐專利技術將廣泛推廣，成為全國高爐普及配套節能降耗增效的必備技術。
圖為國家專利熱風爐無波動換爐技術第一發明人、豫興公司總工程師符政學（左）與享有煉鐵泰斗稱譽的北京科技大學教授王筱留（右）在一起探討技術。
圖為國家專利熱風爐無波動換爐技術第一發明人、豫興公司總工程師符政學（右），與豫興公司董事長劉世聚（中），以及豫興公司國貿部熱風爐業務經理安軍輝（左）在考察訪問臺灣省中鋼公司3600立方米高爐熱風爐時合影。
圖為國家專利熱風爐無波動換爐技術第一發明人、豫興公司總工程師符政學在第十三屆低成本煉鐵技術研討會上，作關于熱風爐無波動換爐技術的學術報告。
