高风温热风炉技术与装备的新进展

热风炉是高炉实现高风温的基础和关键设备，高炉风温的高低直接体现了热风炉风温水平。随着高炉炼铁技术的不断发展，热风炉的风温供给能力、寿命、排放水平、经济性能等方面受到更多重视。就此，本报记者采访了河南省豫兴热风炉工程技术有限公司（以下简称“豫兴公司”）董事长、豫兴热风炉发明人刘世聚，就我国热风炉技术和装备的最新发展情况做了详细介绍。

导报：全球高风温热风炉技术与装备不断发展进步，对炼铁工艺环节提高能效、降低企业生产成本等方面有着十分重要的意义。首先请您介绍一下我国高风温热风炉技术和设备选择以及研发应用情况。

刘世聚：国内热风炉跟风发展而非多元化发展，这一问题制约了我国先进节能炉型的发展应用，阻碍了热风炉风温的提高进程。因此，国内热风炉研发制造企业需要不断积累研发经验，大力开发具有自主知识产权的、适用和先进的热风炉产品，更好地服务于炼铁生产。

上个世纪在我国曾花时间使用单一的考贝斯热风炉，70年代初出现了外燃式和顶燃式，后来霍戈文改进式内燃式热风炉进入中国，将内燃式热风炉在当时推向了历史高潮，其后因布袋除尘成功，煤气含尘量降到10mg以下，使单位容积换热面积大的球式热风炉得到长足发展，因耐火求球炉风温高、投资省、建设速度快、维修方便，全国遍地又涌起一座座球式热风炉，并且还把球式热风炉推广应用到2500 m³高炉热风炉上；当卡鲁金热风炉引进中国后，有关部门、用户以及媒体又将卡鲁金热风炉技术进行大量宣传推广，又使卡鲁金热风炉遍地开花。

而国外设备制造企业以及用户在这方面表现就更加理性，例如我们接触到具有行业影响力的西门子奥钢联、达涅利、PW、新日铁等公司在遇到上述形势时就很谨慎。并反复对卡鲁金热风炉技术做评估分析，认为现行的卡鲁金热风炉仍然存在诸多结构问题而不主张采用和推广。所以，在我国出现卡鲁金热时，除了独联体地区、印度、日本有使用案例外，在西方及世界其他国家几乎没有卡鲁金热风炉的影子。

长期以来，国内部分热风炉研发制造单位在新技术研发和应用方面做出了许多努力，实践证明，有些产品具有广阔的市场前景。例如豫兴热风炉就实现了结构稳定、混合均匀、燃烧完全，烟气流场分布均匀，冷风流场分布均匀，格子砖蓄热、换热性能好、热效率高，并克服了结构缺陷。在山西通才工贸有限公司1860 m³高炉上的应用就是一个很好的案例，其风温高，成本低，有效提高了企业利润。

导报：如您所说，豫兴公司为了解决和改善一系列热风炉技术问题，做了许多艰苦探索，研发生产的豫兴型顶燃式热风炉得到用户的广泛认可。请您介绍一下这种热风炉在满足当前炼铁高风温工艺要求方面的能力？     

刘世聚：国内钢铁企业在实现高风温方面，首钢京唐5500m³高炉热风炉已经做了尝试，风温能达到1300℃。而引进的顶燃式热风炉由于自身的结构缺陷，导致了该种热风炉不能长期稳定地提供1300℃以上高风温。而且，在国内生产实践中，这种热风炉在1200-1250℃高风温时，出现了很多燃烧室不稳定、掉砖、热风出口坍塌以及热风出口处钢壳发红、烧穿，设置的燃烧器喷嘴集中分布在预燃室壁面、使喷嘴区域结构复杂、薄弱，在我国一些热风炉使用中已经出现了喷嘴砖移位，煤气量、空气量受阻、受限风温下降，预燃室喷口砖移位等影响热风炉寿命和风温等较严重问题，导致必须降低风温才能稳定使用。不过，国内一些院校、工程设计院正在优化改进，期望结构更加稳定，能适应用户高风温、长寿的需求。

霍戈文内燃式热风炉，风温都在1100-1250℃之间，1200-1250℃还要参烧高热值煤气，且出现隔墙倾斜、倒塌、短路、裂缝、风温不高等问题，尤其是拱顶温度分布不对称、不均匀，使拱顶局部温度偏高不能实现长寿化。风温水平达不到要求，外燃式投资太大，占地面积太大同样制约发展。

豫兴热风炉技术研究中心对炼铁行业的重大贡献就是，研发、优化、组合了目前世界唯一具有悬链线拱顶和上喷混合燃烧器组合的燃烧室结构的热风炉，拱顶温度控制在1420℃（大量生成NO_x）以下的界限温度，风温能力可以达到1250-1350℃甚至更高，保持热风炉本体稳定、长寿和环保。燃烧室拱顶温度和送风温度差可控制在50℃左右且拱顶内衬温度分布均匀的先进热风炉技术。在此简单概述一下豫兴热风炉使风温达到最佳状态的几项主要措施。

1）由于采用了拱角下环形布置，煤气、空气交错上喷混合，经过折返涡流再预热、再搅浑，使烟气反流集中在燃烧室中心高强度燃烧；2）由于烟气进入格子砖床面前没有涡流干扰而分布均匀，提高了格子砖的利用率；3）由于分散上喷混合燃烧，使拱顶温度分布均匀对称，拱顶内衬壁面没有局部高温现象，拱顶结构更加稳定；4）集中反流在燃烧室中心高强度燃烧，使拱顶温度避开了对拱顶的高温作用而降低，缩小了送风温度和拱顶温度差，保持在50℃左右可控范围之内，大大提高了拱顶结构的稳定性和提高风温的空间；5）有效保持了拱顶温度控制在1420℃氮氧化物生成温度上限以下；6）蓄热室大墙的温度也避免了高温作用和冲刷，均压均流格子砖结构有效地调节了冷风流场、烟气流场，提高了格子砖的利用率，提高了风温。

导报：豫兴热风炉在降低炼铁厂运行成本、提高环保水平等方面有哪些优势？

刘世聚：豫兴热风炉是大功率混合燃烧结构，同时，又是分散小股流气体上喷均匀混合燃烧方式，能达到完全均匀混合燃烧。早在2007年投产使用的山西通才工贸有限公司豫兴热风炉，经过当地环保局测试，O₂浓度为0.17%-0.2%，CO的浓度几乎为零。其2012年7月份建成投产的1860m³高炉，使用的焦炭品位为56%、焦比达到340kg，焦丁比8.1 kg，燃料比达到502kg，比周边某大型民企的高炉燃料比540kg降低了38kg，产生的CO₂每百万吨铁降低11万t。经过对比分析，通过豫兴热风炉的应用，企业在节能、减排、高效等方面取得了很好的效果。

导报：据了解，山西通才工贸有限公司1860m³高炉采用豫兴热风炉，实现了月平均风温1314.7℃，日平均风温1321℃的生产实践新纪录，达到国内外同类型高炉高风温操作的领先水平。根据您的经验，要达到这样好的水平，在热风炉技术和实际操作方面有哪些关键点？

刘世聚：关键是热风炉的结构能否适应1300℃以上高风温。目前，现有热风炉由于结构所限，限制了高风温的发展，不是不能达到高风温，而是不敢使用高风温。所以，豫兴热风炉的结构特殊，拱顶温度分布均匀对称，高风温避开了对炉内衬的高温作用，而且有了更高提升风温的空间。当然，热风炉系统和高炉的设备水平必须达到和满足高风温的需要，除了热风炉结构和燃烧技术外，送风系统也是制约输送高风温的关键，豫兴已经解决了管网、各岔口结构问题，可以安全地将风温输送到1350℃。

导报：我国各型容量的高炉数量多，而且近几年特大型高炉相继建成投产，豫兴型顶燃式热风炉在不同大小高炉的应用有什么不同？

刘世聚：豫兴热风炉汇集了新日铁外燃式、PW外燃式、内燃式、卡鲁金顶燃式等热风炉技术的优越特点为一体，达到了很好的综合性能，满足了高风温、节能、环保、长寿的要求。

目前，豫兴热风炉在不同容量类型的高炉上正在发挥着重要作用，与其他热风炉在相同条件下相比，就风温高出50-80℃这一点便受到用户认可。因实际应用效果良好，还相继收到达涅利、西门子奥钢联、德国PW、新日铁等公司的技术交流邀请，或索取产品材料。

继山西通才工贸有限公司1860m³高炉热风炉顺利实现高风温后，河北省某钢铁公司6座2500m³高炉配置的所有热风炉已经确定采用了豫兴热风炉技术，设计风温1300℃。

导报：据了解，豫兴公司研发的热风炉核心部件燃烧器也在国内外炼铁厂得到广泛应用，请您介绍一下豫兴燃烧器以及其它耐材产品研发应用情况。

刘世聚：实际生产应用效果表明，豫兴热风炉整体水平已经达到了国际领先水平。预料在今后一段时期内，豫兴热风炉会成为主流热风炉技术而被全世界炼铁行业推广应用和发展。

豫兴燃烧器工艺已经被俄罗斯卡鲁金公司采用，并设计使用在全球8座4000m³以上级别的所有高炉和2006年以来卡鲁金公司设计的所有热风炉预燃室部位。而且，豫兴公司接受卡鲁金公司的请求，于2009年授权卡鲁金公司在独联体地区拥有独家销售代理豫兴HRK制品的经销权利。

由于燃烧器工艺产品的开发和应用，燃烧器使用寿命由原来的5-10年提高到20年以上，燃烧器恶劣环境部位的使用寿命明显提高。还减少了停炉频繁维修的几率，减少了维修使用材料和停炉造成的损失，为持续、稳产、高产炼铁发挥了重要的作用。

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河南省豫兴热风炉工程技术有限公司（以下简称“豫兴公司”）位于河南省郑州市金水路楷林国际大厦，现有职工560人。是集高炉热风炉的研发、设计、制造于一体的河南省高新技术企业，其业务范围涉及热风炉集成制造、热风炉工程设计与施工和各种高性能耐火材料制造、各种类型的热风炉燃烧器制造等。公司多次被评为先进单位、优势企业、河南省重合同守信用企业，2010年被河南省授予“河南省热风炉工程技术研究中心”，并于2003年10月全面通过ISO9001-2000质量管理体系。

豫兴公司长期坚持以技术创新为先导、以产品质量为生命、以诚实守信为宗旨，铸就优质的豫兴品牌和打造豫兴热风炉的市场领先地位。公司有完善的管理制度，健全的管理机构，目前拥有各种技术人员58名，从材料到成品整个生产过程中，人员管理到位，生产技术先进，检测试验设备齐全，仅耐火材料公司年产耐火材料量为50000t，产值20000万元。目前豫兴公司围绕豫兴热风炉共有发明专利和实用新型专利技术108项，还有两项国际专利正在审理中。

豫兴公司将以豫兴热风炉技术为发展中心，走自主热风炉知识产权的技术路线，以国家与炼铁行业的节能减排为己任，配合相关设计院能满足整体承包钢铁企业热风炉的设计、生产、建筑的新型工业化企业。与相关设计院合作的山西通才1860m³、唐山东海1350m³、陕西汉钢1280m³，浙江衢州元立1260m³、河北某钢铁6座1260m³、河北某钢铁公司6座2500m³等高炉配套的豫兴热风炉改造或新建的单座总数已达到300多座。

最早投入使用的豫兴热风炉，经有关部门测试，在使用纯高炉煤气下，助燃空气单预热到200℃、热风温度在1200℃以上、拱顶温度在1350℃左右、送风时间60-90min之间；烟气CO含量几乎为零，O₂含量在0.17%-0.2%之间。运行热风炉外壳温度在50-80℃之间，没有局部氧化现象，数据充分显示豫兴热风炉是稳定、高效、高风温、节能环保的新型热风炉。

豫兴公司为广大用户提供质量可靠、结构稳定、性能优良的热风炉及其相关产品，并以良好的砌筑质量与技术服务，实现热风炉及其产品的长期稳定运行，在节能环保的前提下创造价值。