?記者 夏杰生
創(chuàng)新迭代：各領(lǐng)風騷若干年
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、供熱的熱風爐技術(shù)曾經(jīng)全靠從國外引進。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，隨著科技的進步逐漸被邊緣化。
第二代，是國外研發(fā)的“內(nèi)燃式熱風爐”。其優(yōu)點是克服了“外燃式熱風爐”的諸多弊端，且在我國風靡一時。但因其內(nèi)置豎管結(jié)構(gòu)內(nèi)部長期需常壓高溫加熱、高壓高溫換熱,以及頻繁換爐的溫差導致的結(jié)構(gòu)損壞，影響蓄熱換熱和風溫，目前也正逐步被新型熱風爐替代。
第三代，是來自北方鄰國國際知名專家于上世紀中葉研發(fā)設(shè)計，且能將此前各種爐型諸多弊端一起消除掉的“頂燃式熱風爐”。隨著我國改革開放的深入，這種熱風爐在我國鋼鐵企業(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，既了解各類熱風爐技術(shù)，又精通熱風爐耐火材料技術(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和消化吸收的頂燃式熱風爐技術(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)常導致熱風爐風溫降低、耗能增高，而且煤氣用量、熱能等指標高得驚人，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、研、用各單位反復交流、參觀、考察、測試，終于發(fā)現(xiàn)導致熱風爐耗能過高的主要原因：一是熱風爐煤氣和空氣預混長焰燃燒技術(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致格子磚熱利用率低；三是熱風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出口薄弱結(jié)構(gòu)之上，致使錐形拱頂結(jié)構(gòu)形成為應力集中復雜的結(jié)構(gòu)，這種受力不合理結(jié)構(gòu)，是導致熱風爐結(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爐和懸鏈線頂燃式熱風爐技術(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，以及由于熱風出口及燃燒室結(jié)構(gòu)損壞等綜合因素引起的熱風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、尖的熱風爐燃燒器抗熱震耐火磚產(chǎn)品，成功解決了頂燃式熱風爐燃燒器因惡劣工況導致的損壞問題。
毫無疑問，第四代熱風爐的發(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)定長壽的高風溫節(jié)能低氮型頂燃式熱風爐技術(shù)。
真可謂江山代有才人出，各領(lǐng)風騷若干年。
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爐的艱難歷程中，一共榮獲 180多項與耐材和熱風爐相關(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)風騷的下列4項先進技術(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”。
高瞻遠矚： 1314℃高風溫紀錄至今未被超越
劉世聚指出：如果熱風爐風溫提高100℃，可使風口理論燃燒溫度提高60℃，可有效補償因噴煤引起的風口理 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，少建焦爐，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爐和旋流交錯頂燃式高風溫技術(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)。其單燒高爐煤氣當年10月份、11月份實現(xiàn)了月平均風溫 為 1314.7℃的最高風溫，創(chuàng)造了中國熱風爐高風溫歷史奇跡，達世界先 進水平。這一高風溫技術(shù)至今未被國內(nèi)高爐配套的熱風爐技術(shù)超越。
獨辟蹊徑：懸鏈線頂燃式、四段式熱風爐風靡全國
劉世聚介紹：第四代熱風爐，全部采用的是熱風出口直段與拱頂斷開技術(shù)，熱風出口直段和燃燒室拱頂斷開，非常巧妙地將耐材膨脹熱應力和綜合集中的應力分散和轉(zhuǎn)移至爐殼之上，使拱頂和熱風出口直段結(jié)構(gòu)雙穩(wěn)定，可長期穩(wěn)定使用高風溫而不存在任何隱患，也不會產(chǎn)生爐殼因綜合應力作用而開裂，以及耐火材料損壞垮塌現(xiàn)象。生產(chǎn)應用實踐已經(jīng)證明，該系列熱風爐技術(shù)完全可以實現(xiàn)長期高風溫運行。這就是豫興第四代熱風爐在短短十余年間，能夠迅速燎原全球700余座的主要原因。
目前，很多煉鐵廠紛紛認可豫興系列頂燃式熱風爐技術(shù)，有的逐漸將非頂燃式熱風爐改造成豫興懸鏈線頂燃式熱風爐；有的將現(xiàn)有帶結(jié)構(gòu)缺陷和性能缺陷的頂燃式熱風爐，采用切割爐殼以消除應力集中的方式，改造為是豫興四段式熱風爐。
這將是頂燃式熱風爐發(fā)展的大趨勢。
未雨綢繆：超前創(chuàng)出低氮、低碳綠色熱風爐
目前熱風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爐進行在線測試，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)定的超低排放標準200毫克/立方米減少了78.6%~83.5%。這一成果為煉鐵廠熱風爐面臨的如果要達到超低排放，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)劃好新的奮斗藍圖：2025年底實施熱風爐二氧化碳減排。其終極目標是實現(xiàn)熱風爐二氧化碳零排放。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。
如果供需雙方共同研發(fā)的長壽命、高風溫，以及低氮、零碳排放的熱風爐在不遠的將來橫空出世，那就等于告訴世界，第五代熱風爐迭代問世了！
圖為第四代熱風爐的主要發(fā)明人豫興公司董事長劉世聚在熱風爐技術(shù)研討會上做學術(shù)交流
安鋼4747立方米高爐小拱頂熱風爐切割爐殼改造為豫興懸鏈線頂燃式熱風爐工程.
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爐
