?記者 夏杰生
創(chuàng)新迭代：各領(lǐng)風(fēng)騷若干年
縱觀近、現(xiàn)代100年中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展歷史 ，專門給煉鐵高爐蓄熱、供熱的熱風(fēng)爐技術(shù)曾經(jīng)全靠從國外引進(jìn)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士統(tǒng)計，到目前為止，無論國際還是國內(nèi)研發(fā)的熱風(fēng)爐技術(shù)，已經(jīng)經(jīng)歷了四代。
第一代，是國外發(fā)明的高大上爐型 “外燃式熱風(fēng)爐”；且多年來占領(lǐng)著國際、國內(nèi)煉鐵市場。但由于其占地面積大、投資大、能耗高、維修成本高，隨著科技的進(jìn)步逐漸被邊緣化。
第二代，是國外研發(fā)的“內(nèi)燃式熱風(fēng)爐”。其優(yōu)點是克服了“外燃式熱風(fēng)爐”的諸多弊端，且在我國風(fēng)靡一時。但因其內(nèi)置豎管結(jié)構(gòu)內(nèi)部長期需常壓高溫加熱、高壓高溫?fù)Q熱,以及頻繁換爐的溫差導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損壞，影響蓄熱換熱和風(fēng)溫，目前也正逐步被新型熱風(fēng)爐替代。
第三代，是來自北方鄰國國際知名專家于上世紀(jì)中葉研發(fā)設(shè)計，且能將此前各種爐型諸多弊端一起消除掉的“頂燃式熱風(fēng)爐”。隨著我國改革開放的深入，這種熱風(fēng)爐在我國鋼鐵企業(yè)迅速成為主流發(fā)展技術(shù)。
第四代，是國內(nèi)鄭州豫興熱風(fēng)爐科技有限公司（下文簡稱豫興公司）研發(fā)的“四段式和懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐”。
得出此結(jié)論的依據(jù)何在？請聽記者娓娓道來：
世界科技創(chuàng)新的潮流勢不可擋，人類的智慧和能力也在持續(xù)創(chuàng)新和不斷迭代。誰引領(lǐng)了這個潮流，誰就能獨領(lǐng)風(fēng)騷。
偉人說過：“最聰明，最有才能的，是最有實踐經(jīng)驗的戰(zhàn)士”！2006年，既了解各類熱風(fēng)爐技術(shù)，又精通熱風(fēng)爐耐火材料技術(shù)的豫興公司董事長劉世聚無意中察覺：我國煉鐵界人士每年都在為引進(jìn)和消化吸收的頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)，存在的不少弊端大費周折，并努力尋求解決之道！因為這些性能缺陷和結(jié)構(gòu)缺陷，經(jīng)常導(dǎo)致熱風(fēng)爐風(fēng)溫降低、耗能增高，而且煤氣用量、熱能等指標(biāo)高得驚人，給用戶增加了巨大的經(jīng)濟成本。
帶著這些技術(shù)問題，劉世聚通過與產(chǎn)、學(xué)、研、用各單位反復(fù)交流、參觀、考察、測試，終于發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致熱風(fēng)爐耗能過高的主要原因：一是熱風(fēng)爐煤氣和空氣預(yù)混長焰燃燒技術(shù)技術(shù)帶來的過量空氣系數(shù)過大； 二是旋流煙氣流場分布不均導(dǎo)致格子磚熱利用率低；三是熱風(fēng)爐錐形爐殼上疊加了圓柱形小帽子殼體，且該殼體又砌筑在熱風(fēng)出口薄弱結(jié)構(gòu)之上，致使錐形拱頂結(jié)構(gòu)形成為應(yīng)力集中復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這種受力不合理結(jié)構(gòu)，是導(dǎo)致熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)損壞，性能降低的主要原因。
找到了產(chǎn)生問題的原因，劉世聚和他的團隊經(jīng)過數(shù)年有的放矢地理論創(chuàng)新和實驗，終于研發(fā)出榮獲國家發(fā)明專利的系列熱風(fēng)爐技術(shù)創(chuàng)新成果——別具一格獨具外形特色的四段式頂燃式熱風(fēng)爐和懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)，以及燃燒器抗熱震磚（HRK）及其工藝制作技術(shù)。
上述前兩項技術(shù)成功解決了煤氣空氣混合燃燒時，可將長焰優(yōu)化為短焰、煙氣流場得到均勻分布，以及由于熱風(fēng)出口及燃燒室結(jié)構(gòu)損壞等綜合因素引起的熱風(fēng)爐性能下降和耗能高等問題；后一項（HRK）技術(shù)，研發(fā)出了高、精、尖的熱風(fēng)爐燃燒器抗熱震耐火磚產(chǎn)品，成功解決了頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器因惡劣工況導(dǎo)致的損壞問題。
毫無疑問，第四代熱風(fēng)爐的發(fā)明人，實至名歸地屬于劉世聚及其團隊。
由此，中國也有了具備獨立自主知識產(chǎn)權(quán)，且系列性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定長壽的高風(fēng)溫節(jié)能低氮型頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)。
真可謂江山代有才人出，各領(lǐng)風(fēng)騷若干年。
劉世聚向記者自豪地介紹：豫興人在研發(fā)第四代系列頂燃式熱風(fēng)爐的艱難歷程中，一共榮獲 180多項與耐材和熱風(fēng)爐相關(guān)的國家發(fā)明專利和實用新型專利。到目前為止，新型豫興熱風(fēng)爐已在全世界燎原 700余座，且運行良好。
更引以為豪的是，目前豫興公司擁有在全國乃至全世界獨領(lǐng)風(fēng)騷的下列4項先進(jìn)技術(shù)成果。
敢為人先： 抗熱震磚稱雄全球大型高爐
劉世聚說， HRK頂燃式熱風(fēng)爐燒燒器抗熱震磚制品。既是助推豫興人研發(fā)出第四代熱風(fēng)爐的功臣，又取得了在加熱1100℃條件下，能抗 100次水冷極冷極熱破壞試驗而不損壞的驚人效果。目前，這種HRK制品已使用在包括首鋼京唐 鋼鐵公司5500m3 、日本JFE5000m3 、俄羅斯北方5578m3 、中國 寶武湛江鋼鐵基地5050m3 等全世界4000m3 ~5000m3 高 爐配套的卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐工程核心部位之上。這種 HRK抗熱震磚及其工藝技術(shù)，至今還沒有被國際上任何一家 耐材公司所超越。這在世界耐火材料領(lǐng)域，詮釋了什么是“中國創(chuàng)造”。
高瞻遠(yuǎn)矚： 1314℃高風(fēng)溫紀(jì)錄至今未被超越
劉世聚指出：如果熱風(fēng)爐風(fēng)溫提高100℃，可使風(fēng)口理論燃燒溫度提高60℃，可有效補償因噴煤引起的風(fēng)口理 論燃燒溫度降低；可以降低焦比 10kg/t～15kg/t，可允許多噴煤粉約10kg/t～35kg/t。此外，多噴煤粉具有明顯的節(jié)能效果，可以降低煉鐵生產(chǎn)成本。多噴煤粉，少用焦炭，可以緩解我國主焦煤的短缺，少建焦?fàn)t，還可減少煉焦過程中對 環(huán)境的污染。
2012年，豫興人敢于做第一個“吃螃蟹者”，將懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐和旋流交錯頂燃式高風(fēng)溫技術(shù)成果，與山西建邦鋼鐵集團通才工貿(mào)公司因產(chǎn)能置換新建的1860m3 高爐配套建設(shè)。其單燒高爐煤氣當(dāng)年10月份、11月份實現(xiàn)了月平均風(fēng)溫 為 1314.7℃的最高風(fēng)溫，創(chuàng)造了中國熱風(fēng)爐高風(fēng)溫歷史奇跡，達(dá)世界先 進(jìn)水平。這一高風(fēng)溫技術(shù)至今未被國內(nèi)高爐配套的熱風(fēng)爐技術(shù)超越。
獨辟蹊徑：懸鏈線頂燃式、四段式熱風(fēng)爐風(fēng)靡全國
劉世聚介紹：第四代熱風(fēng)爐，全部采用的是熱風(fēng)出口直段與拱頂斷開技術(shù)，熱風(fēng)出口直段和燃燒室拱頂斷開，非常巧妙地將耐材膨脹熱應(yīng)力和綜合集中的應(yīng)力分散和轉(zhuǎn)移至爐殼之上，使拱頂和熱風(fēng)出口直段結(jié)構(gòu)雙穩(wěn)定，可長期穩(wěn)定使用高風(fēng)溫而不存在任何隱患，也不會產(chǎn)生爐殼因綜合應(yīng)力作用而開裂，以及耐火材料損壞垮塌現(xiàn)象。生產(chǎn)應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，該系列熱風(fēng)爐技術(shù)完全可以實現(xiàn)長期高風(fēng)溫運行。這就是豫興第四代熱風(fēng)爐在短短十余年間，能夠迅速燎原全球700余座的主要原因。
目前，很多煉鐵廠紛紛認(rèn)可豫興系列頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)，有的逐漸將非頂燃式熱風(fēng)爐改造成豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐；有的將現(xiàn)有帶結(jié)構(gòu)缺陷和性能缺陷的頂燃式熱風(fēng)爐，采用切割爐殼以消除應(yīng)力集中的方式，改造為是豫興四段式熱風(fēng)爐。
這將是頂燃式熱風(fēng)爐發(fā)展的大趨勢。
未雨綢繆：超前創(chuàng)出低氮、低碳綠色熱風(fēng)爐
目前熱風(fēng)爐氮氧化物超低排放，是綠色低碳發(fā)展的要求。早在十多年前，“雙碳”意識就深深根植在豫興人腦 海里。我們研發(fā)并實踐了低氮燃燒技術(shù)，有效解決了熱風(fēng)爐高氮排放這一污染問題，使有毒有害的 NOx 排放量小于50毫克/立方米。2017年6月份，國家相關(guān)部門委派專業(yè)環(huán)保測試公司，對河北省境內(nèi)1260m3-3000m3級別高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐進(jìn)行在線測試，測出其NOx 平均排放量在32.83 毫克/立方米～42.83毫克/立方米之間，比2019年生態(tài)環(huán)境部規(guī)定的超低排放標(biāo)準(zhǔn)200毫克/立方米減少了78.6%~83.5%。這一成果為煉鐵廠熱風(fēng)爐面臨的如果要達(dá)到超低排放，則需要建設(shè)高昂的脫氮設(shè)備，以及面臨的高額運行成本問題，提供了科學(xué)的解決方案，受到了煉鐵廠的歡迎。
盡管已經(jīng)取得上述斐然業(yè)績，但豫興人從未停止科技創(chuàng)新的步伐！他們已經(jīng)規(guī)劃好新的奮斗藍(lán)圖：2025年底實施熱風(fēng)爐二氧化碳減排。其終極目標(biāo)是實現(xiàn)熱風(fēng)爐二氧化碳零排放。這一研發(fā)項目的實驗工作目前正在山西建邦鋼鐵集團某高爐配套的熱風(fēng)爐上緊鑼密鼓的開展中。盡管這一研發(fā)實驗遭受三年新冠疫情影響而滯后，但研發(fā)雙方?jīng)Q心更緊密合作，努力把損失的時間搶回來，力爭早日實現(xiàn)這一歷史賦予我們的光榮任務(wù)。
如果供需雙方共同研發(fā)的長壽命、高風(fēng)溫，以及低氮、零碳排放的熱風(fēng)爐在不遠(yuǎn)的將來橫空出世，那就等于告訴世界，第五代熱風(fēng)爐迭代問世了！
圖為第四代熱風(fēng)爐的主要發(fā)明人豫興公司董事長劉世聚在熱風(fēng)爐技術(shù)研討會上做學(xué)術(shù)交流
安鋼4747立方米高爐小拱頂熱風(fēng)爐切割爐殼改造為豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐工程.
圖為山西建邦鋼鐵通才工貿(mào)有限公司1860立方米高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐
圖為云南仙福鋼鐵（集團）有限公司煉鐵廠2#高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐
