豫兴悬链线顶燃式热风炉前程似锦

——听刘世聚董事长一席谈

本报记者夏杰生

在近几个月的全球新冠肺炎疫情防控阻击战中，河南省豫兴热风炉工程技术有限公司（下文简称豫兴公司）分别碰到了大喜事儿和烦心事儿：

大喜事儿是公司在疫情狙击战中不忘复工复产并取得可喜成绩：例如，签订了中铁装备公司容积为1350m³4号高炉三段式顶燃式热风炉炉壳切割改造为四段式热风炉工程合同，这是继2017年切割炉壳改造该公司1、2、3号2500m³高炉9座三段式顶燃式为四段式热风炉之后又一改造工程；签订了唐山九江线材广西翅冀钢铁基地的2x2060m³高炉四段式顶燃式热风炉工程合同；签订了辽宁新鹏辉公司1350m³高炉四段式顶燃式热风炉工程合同；签订了辽宁嘉晨1350m³高炉悬链线顶燃式热风炉工程合同；签订了江苏省镔鑫钢铁公司1288m³高炉悬链线顶燃式热风炉工程合同；承接的河北省秦皇岛安丰钢铁公司1080m³高炉配套的3座三段式顶燃式热风炉切割炉壳改造为豫兴四段式热风炉的工程建设也正在进行中。至此，国内大型高炉配套的豫兴热风炉工程业绩在2016年至今短短4年里已经达到139座。

烦心事儿是国内热风炉同行一家国外热风炉代理商出于市场竞争的目的，在媒体撰文不点名恶意指责豫兴悬链线顶燃式热风炉有这样那样的缺陷，试图从舆论上抹黑豫兴公司及其热风炉国家专利技术成果。

豫兴公司的热风炉建设和改造市场前景为何如此光明 ，他们赢得用户的法宝有哪些？怎么看待热风炉销售同行对领先的豫兴热风炉技术的不点名无端指责？面对上述两个问题，豫兴公司董事长刘世聚分别作了详细解读。

创新是市场兴旺的不竭动力

刘世聚深有感触地说，豫兴公司赢得市场的最大法宝是科技创新！首先，是从思想认识上高度重视创新；其次是热风炉新技术、新装备、研发工作中的理论和实践创新。党和国家领导人对科技创新的论述已经深深根植于豫兴人的脑海中。改革开放之初，邓小平视察宝钢的题辞：“掌握新技术，要善于学习，更要善于创新”已成为豫兴人的座右铭。

尤其是党的十八大以来，习近平主席一系列科技创新的论述，豫兴人更是牢记在心：“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉，也是中华民族最鲜明的民族禀赋”；“装备制造业是一个国家制造业的脊梁，目前我国装备制造业还有许多短板，要加大投入、加强研发、加快发展，努力占领世界制高点、掌控技术话语权，使我国成为现代装备制造业大国”；“当今世界，谁牵住了科技创新这个“牛鼻子”，谁走好了科技创新这步先手棋，谁就能占领先机、赢得优势”；“只有把核心技术掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权”。

豫兴公司的发展史就是通过产、学、研、用协同开展热风炉技术的创新、研发和推广。2005年，豫兴公司与中冶赛迪联合成功开发出旋流交错混合短焰燃烧顶燃式热风炉技术，现已成功应用在水钢、德钢、达钢、川威、燕钢等140多座顶燃式热风炉中；与北京科技大学程树森教授的专业实验室联合进行了多年的热风炉热效率、氮氧化物、一氧化碳、烟气流场浓度、最佳的煤气和空气混合燃烧方式、格子砖结构优化等方面的协同研究，建立了数模计算，实体模型和热风炉现场的反复精准测试，为豫兴热风炉的研发提供了可靠的科学依据；2006年，为进一步优化热效、能耗和使用寿命等指标，豫兴公司研发了悬链线拱顶顶燃式热风炉技术，并在全国顺利推广应用。

灿烂的科技创新之花，结出了丰硕的经济之果：2012年刘世聚和他的创新团队研发的“YX型高风温热风炉”成果荣获郑州市“科技进步特等奖”，该成果被专家评审认定为国际先进技术。此外，该成果还荣获河南省科技进步二等奖；2013年“YX型高风温热风炉的开发与应用”成果荣获河南省工业和信息化“科技成果一等奖”；2018年“YX型顶燃式热风炉”成果荣获“2018年度河南省装备制造业十大标志性高端装备”殊荣。仅从2016年至今4年间，豫兴悬链线顶燃式热风炉技术暨装备进入了众多的国有和民营钢铁企业生根、开花结果。

谈到如何看待同行对豫兴顶燃式热风炉的羡慕、忌妒、恨这一话题，刘世聚认为：让别人讲话，天不会塌下来，自己也不会垮台！但是，我坚信，批评、指责豫兴热风炉的人是寥寥无几，屈指可数；而赞誉豫兴热风炉的人必定遍布祖国四方。豫兴公司会虚心接受和真诚感谢任何善意的监督、关注、批评和建议，但坚定维护豫兴公司自身的权益和品牌的决心不会改变，豫兴公司将继续不忘初心、谦虚谨慎、精益求精，致力于让节能、低氮、环保、高效、高风温的热风炉技术为全球钢铁行业做出更大贡献！豫兴人会排除一切干扰，坚定不移走自己认准的科技创新之路！

具有中国特色的悬链线顶燃式热风炉结构

谈到悬链线顶燃式热风炉的技术及其装备结构，刘世聚如数家珍：国际上驰名的内燃式热风炉拱顶就是独立支撑在炉壳之上的悬链线拱顶结构。这种热风炉由国外在上世纪70年代初发明，并首先开在2500m³高炉内燃式热风炉上使用的先河。1991年我国武钢率先引进了这种独立支撑在炉壳之上的悬链线拱顶内燃式热风炉，并在高风温状态下使用超过24年。随之，我国当时的十大钢铁企业（除宝钢外）均引进和采用这种热风炉。

然而，掌握新技术，既善于学习，又善于创新的豫兴人在学习国外成熟热风炉技术的基础上，创新研发出独具中国特色的豫兴悬链线顶燃式热风炉技术装备，并不断在钢铁企业推广应用。例如，河北纵横丰南3、4号2500m³级别高炉配套的热风炉就采用了改进优化的豫兴悬链线拱顶结构的顶燃式热风炉，并已经投入使用2年，生产实践证明，这种独立支撑在炉壳之上的拱顶结构的独特性能，得到了业内专家的认同。在2017年纵横钢铁公司丰南分公司3、4号高炉热风炉专题技术交流会上，我国著名的热风炉专家中冶京诚副总工程师张建良先生说:“悬链线拱顶结构可以稳定使用60年不会损坏和垮塌，堪称国际上受力合理，且最稳定长寿的热风炉拱顶结构，而豫兴悬链线顶燃式热风炉就是这样的结构”。

刘世聚认为，悬链线拱顶的主要设计理念，就是把拱顶和具有热应力的大墙结构断开，并在拱顶内衬、拱顶轻质砖、拱顶炉壳之间采用了全方位的应力消除设计理念，促使耐火材料在加热后不存在应力作用，可使热风炉结构稳定，实现长寿高风温。这种独立支撑在炉壳之上的悬链线拱顶结构，是豫兴悬链线顶燃式热风炉突出的优势之一（图1）。2006年，豫兴悬链线顶燃式热风炉申报了发明专利。

图1  丰南3、4号高炉豫兴热风炉独立悬链线拱顶消除应力砌筑图

在燃烧技术方面，刘世聚认为，悬链线顶燃式热风炉的燃烧技术和套筒混合燃烧技术是有以下最大区别：即，悬链线热风炉是在燃烧室拱脚部位的低温区域设置环形陶瓷燃烧器，由数百个煤气和空气喷嘴交错排列，并呈上喷式的旋流涡流混合短焰燃烧技术，而套筒式热风炉是在拱脚下部大墙上设置了一个或两个金属套筒燃烧器，由大股流煤气、空气预混的长焰燃烧技术。豫兴悬链线顶燃式热风炉技术属国内外首创，豫兴公司第一套这种热风炉于2006年在山西建邦集团通才工贸有限公司450m³高炉配套使用至今已有14个年头，现在还在1230℃风温条件下使用。这套热风炉采用的是煤气不预热空气单预热，经过几次停炉进炉查看，无论是拱顶、热风出口、环形燃烧器、煤气入口和空气入口均完好无损。该公司炼铁专家副总经理兼总工程师武会卿评价，依据目前现状，此热风炉本体还可以再继续使用14年不会损坏（图2）。

图2 山西建邦集团通才工贸有限公司450m³高炉热风炉内部豫兴结构至今完好无损

这种组合优化的悬链线顶燃式热风炉技术炉型，是豫兴人践行邓小平、习近平科技创新理念，所取得的重大发明成果。

实践是检验真理的唯一标准

谈到豫兴悬链线顶燃式热风炉的诸多优点和推广应用实践和业绩，刘世聚信心满满地认为：中国改革开放之初，实践是检验真理的唯一标准这句话曾风靡全国。在今天，这句话仍然是颠扑不破的真理。

首先，豫兴悬链线顶燃式热风炉及环形燃烧器是具有中国特色的新型热风炉装备及技术。其在设计理念和性能上采用了受力合理长寿稳定的悬链线拱顶结构，并将拱顶独立支撑在炉壳之上，与热风出口大墙实施分离，这是豫兴悬链线顶燃式热风炉稳定长寿的根本（图3）。

图3 豫兴悬链线顶燃式热风炉环形燃烧器

第二，豫兴悬链线拱顶结构直径小，提高了拱顶的结构稳定性的同时也节省了大量的工程材料及工程量。

第三，豫兴悬链线顶燃式热风炉采用的是空气、煤气周向环形交错布置的燃烧器，煤气和空气设置为涡流和旋流的双流外混合燃烧方式，这样可以通过双流性能自行调节烟气流场和喷嘴气流强度，达到煤气和空气完全均匀混合燃烧和烟气均匀分布在格子砖床面的高利用率的特别效果，通过豫兴热风炉的燃烧器性能结构，衬托和反映出豫兴悬链线顶燃式热风炉混合燃烧的巨大优越性能。

第四，豫兴悬链线顶燃式热风炉的热风出口设计标高与目前市场上流行的顶燃式热风炉的标高一致，一般设置在15-25米之间，并且由于豫兴热风炉热风出口的特殊设计理念，到目前为止还没有出现一例热风出口垮塌现象，这和目前市场上的顶燃式热风炉热风出口高温，砌筑在热风出口之上的拱顶垮塌损坏案例是一个鲜明的对比，说明了豫兴悬链线顶燃式热风炉出口的受力是合理稳定的，也衬托出其它顶燃式热风炉热风出口部位的承重力、热应力、盲板力的复杂应力综合作用在其受力点上的事实，也是快速发展的一个特征所在。

第五，豫兴悬链线顶燃式热风炉的双流调节特性使拱顶温度和送风温差缩小到正负30℃之间，用较低的1300-1320℃拱顶温度就可以实现1250-1300℃送风温度，其氮氧化物排放量也仅为20-45mg/Nm³之间，这已经彰显了豫兴热风炉的最具竞争力的市场亮点。

综上所述，这就是为什么豫兴顶燃式热风炉技术在国内外真正崛起的真相。那些为了某种商业目的刻意歪曲事实，是对豫兴热风炉发明人初衷的亵渎和不尊重，是对发明人智慧的贬低。希望他们回归到正常的技术轨道和论述上来，公平客观的评价每一个实现社会贡献的发明创造技术。

由于豫兴悬链线顶燃式热风炉上述突出的优越特点，从2006年至今，豫兴公司已在国内外新建和改造豫兴热风炉575座。尤其是从2016年至今，优化改进的热风出口与拱顶分离消除应力结构已达129座；2017年之后在河北省境内已经确定的2000m³以上高炉18座配套热风炉56座，其中的15座高炉47座热风炉采用了拱顶独立支撑在炉壳之上与热风出口分离断开消除应力的豫兴顶燃式热风炉结构。这说明豫兴顶燃式热风炉已经彻底优化改进了现有顶燃式热风炉的诸多弊端。宝武钢铁集团韶关钢铁公司3200m³高炉配套的内

燃式热风炉，正在实施切割炉壳改造为豫兴悬链线顶燃式热风炉结构，也就

是将拱顶独立支撑砌筑在炉壳之上与大墙实施分离，消除应力存在的技术改造。众多的国有和民营钢铁企业青睐、采用豫兴悬链线顶燃式热风炉技术，就是对实践是检验真理的唯一标准这一科学论断的最好诠释。

有业内人士评价，遍布全国各地的575座豫兴顶燃式热风炉，犹如一座座无言的丰碑耸立在华夏大地。它标志着，豫兴人助力中国炼铁界打开了中国铁水奔流的闸门。

内燃式改顶燃式 热风炉更添活力

豫兴公司对建龙集团山西建龙钢铁6号高炉配套的内燃式热风炉结构在炉壳、送风管道、炉箅子、火井墙和蓄热室大墙不变的条件下，实施悬链线顶燃式优化改造后，自2017年3月15日再次投产以来，至今已经稳定运行3年多，风温最高达1280℃，取得优良的改造效果（图4）。

图4 建龙6号高炉内燃式热风炉改造为豫兴悬链线顶燃式热风炉

据刘世聚介绍，目前国内运行的外燃式和内燃式热风炉虽有很多优点，但也有各自的缺陷：外燃式热风炉投资大、占地面积大、内燃式热风炉易发生火井短路、炉壁剥落、穿洞、火井上部掉砖。顶燃式热风炉与上述外燃式和内燃式相比较，具有投资省、风温高、结构相对稳定等优点，从而受到钢铁企业青睐。很多炼铁厂都将其非顶燃式热风炉改造成顶燃式热风炉。这一发展趋势导致目前国内顶燃式热风炉所占比例已达到60%-80%。

建龙集团山西建龙6号高炉设计有效炉容为1380m³,配置了3座内燃式热风炉，采用纯高炉煤气，利用烟气余热对空气、煤气双预热各150℃，蓄热体采用单位换热面积40m²的7孔（∮40mm）格子砖。该热风炉自投产至改造前，长达9年运行风温在1130℃-1150℃。由于热风炉的火井频繁出现短路，风温较低，与目前强化炼铁、提高风温和节能环保低成本高效率运行的目标相差甚远。因此，山西建龙经报请集团公司批准，确定以招投标方式对该热风炉进行顶燃式技术优化改造，并最终筛选具有资质和业绩的3家国内外冶金工程技术公司参与竞标。

招标结果揭晓，豫兴公司提出的改造方案一举中标。招标方建龙集团专家经过详细的技术交流、沟通对比后认为，豫兴公司中标的方案具有以下优点：一是改造总投资只需2500万元，比未中标单位的改造方案节省38%-49%，具有绝对性价比的优势；二是改造工期超短，可以很快实现投产见效，比其它两家的工期分别缩短20天、40天；三是改造后的热风炉结构稳定，使用寿命长，可以满足节能环保要求；四是风温高，改造后风温比改造前风温可提高100℃-150℃。

其具体的改造方案如下：

一是火井的优化改造；二是蓄热室的优化改造；三是炉箅子的优化改造；四是燃烧器结构的优化设计；五是悬链线拱顶结构的优化设计；六是外部管网的对接；七是氮气安全吹扫；八是烟道废气预热的节能利用。

该热风炉最终改造工期约为100天（与高炉同步同工期改造，单就热风炉正常改造仅需50天），自2016年12月中旬进驻现场开始施工，于2017年3月15日点火烘炉投产，经过3年多的稳定运行，其最高操作风温达到1280℃。

豫兴公司上述成功改造的实例充分证明：利用内燃式热风炉的外壳、蓄热室大墙、火井墙、炉箅子，采用高效格子砖对其进行技术改造，可提高风温，稳定结构，实现长寿高风温，降低投资，还可使企业快速优化大修实现投产运行。上述实践便是炼铁企业今后内燃式热风炉改造为稳定高风温顶燃式热风炉的成功典范。
                   三段式优化为四段式具有划时代意义

图5 热风出口、燃烧器煤气喷嘴损坏由于三段式顶燃式热风炉自2003年引进我国，在我国钢铁行业实现业绩广泛，为我国钢铁事业发展做出了突出的贡献。但是，经过十几年的高风温实践验证，三段式顶燃式热风炉的诸多弊端逐渐显露出来，主要问题如下：一是热风出口和拱顶频繁损坏、严重的出现垮塌；二是燃烧器煤气喷嘴损坏率极高，几乎损坏率为100%；三是炉壳网状开裂严重；四是后期锥形拱顶炉壳温度高，内部球面耐材剥落等缺陷。下列照片（图5）为我国第一套3200m³高炉配套的三段式顶燃式热风炉使用十三年后于2019年11月停炉大修时取得的照片，正是燃烧器煤气喷嘴完全损坏，热风出口掉砖，球面严重剥落、燃烧室炉壳高温高达200℃以上的案例。我们做了认真的研究分析和调查研究，正是因为设计的热风出口和拱顶一体，在设计、炉壳焊接、砌筑、耐材膨胀线、耐材的累积膨胀、预留吸热膨胀的膨胀棉等人为无法管控因素造成的热膨胀累积导致的应力，我们计算的结果是因为上述不确定人为无法控制因素形成应力，依据胡克定律计算，其热应力高达每平方厘米8437.5公斤，如果没有应力形成其承重仅为每平方厘米0.6-2公斤，而送风盲板力也高达每平方米4683吨（以11.5米炉壳直径，送风压力4.5公斤计算），这就是热应力和盲板力综合应力的作用。这样理解热风出口和拱顶损坏、炉壳开裂、燃烧室炉壳高温就不足为奇了。

在2017年9月12日河钢集团宣钢整体搬迁工程项目热风炉术交流会上，唐钢顶燃式热风炉专家结合唐钢、承钢、宣钢顶燃式热风炉热风出口和拱顶损坏案例公开提出:热风出口和拱顶损坏率大于90%以上，而我国数座大型高炉三段式顶燃式热风炉炉壳严重网状开裂(图6)，燃烧室炉壳高温事实上都与拱顶砌筑在热风出口之上的应力集中存在因果关系。专家们针对这一情况，进行了研讨。一致认为传统三段式顶燃式热风炉仍旧采用第一代顶燃式热风炉的设计理念和手法是严重失误和错误。从90%热风出口和拱顶损坏案例说明，三段式热风炉无论是复制也好、原创也好、优化也好、耐材及砌筑质量也好，只要没有抛离三段式的原创理念，问题和隐患就一直存在，频繁的案例已经证明了这一论断的英明与正确，而这些问题就会导致热风炉降低风温使用。生产实践表明，不解决这一问题，用户将蒙受巨大损失。

图6  国内某大型高炉热风炉炉壳网状开裂

经过专家调研和反复讨论研究，认为解决问题的唯一办法，就是将拱顶与热风出口大墙实施分离，让其各自的耐材膨胀不受限制，消除热应力的存在，这样拱顶结构就稳定长寿。这样设计的依据是新日铁热风炉拱顶的设计手法和霍戈文悬链线拱顶的设计手法，将拱顶与大墙实施分离，拱顶独立支撑在炉壳之上，拱顶没有应力累积而稳定，热风出口没有应力而稳定，这样的燃烧室结构就稳定长寿高风温。具体实施就是将燃烧室结构一分为二，形成新的拱顶段和热风出口段，加之原来的预燃室段和蓄热室段，就形成新的四段式结构（图7）。四段式顶燃式热风炉定义：“预燃室段、锥形拱顶段、热风出口直墙段、蓄热室段的四段式分段结构，段段迷宫联接”。

图7   三段式和四段式分段结构

2017年4月，河北省某钢铁集团公司因为3座2500m³高炉配套的这种三段式顶燃式热风炉频繁出现热风出口和拱顶垮塌遭受巨大的经济损失，被迫花费8000多万元委托豫兴公司对其9座顶燃式热风炉进行切割炉壳，实施为期一年半的四段式结构改造；同样，遭受很大经济损失的河钢集团下属炼铁厂也紧随其后的在宣钢整体搬迁河钢乐亭3×2988m³、唐山九江钢铁公司、广西翅冀钢铁公司2×2060m³、唐山津西钢铁公司2×2000m³、纵横丰南2×2500m³、东华钢铁2300m³、华瑞钢铁2000m³、唐山瑞丰钢铁2100m³、韶关钢铁3200m³等149座顶燃式热风炉都采用了热风出口与拱顶断开的四段式或悬链线顶燃式热风炉技术，这是2016年之后的技术升级优化结果，也是用户在历经失败的风雨过后，渴望稳定长寿高风温热风炉技术必须选择的炉型结构（图8）。

当将拱顶砌筑在热风出口之上的顶燃式热风炉的结构优化为拱顶与热风出口分离的四段式顶燃式热风炉结构时，热应力分解分散消除了应力作用，热风出口损坏，拱顶垮塌，炉壳开裂这些现实问题迎刃而解。图8  豫兴四段式结构顶燃式热风炉

天津某钢铁厂热风炉是我国引进的首座3200m³高炉配套的这种顶燃式热风炉，设计使用寿命大于20年。2019年使用满13年，由于风温低于1200℃、燃烧室炉壳温度高于200℃以上，实施停炉大修，冷炉后进炉查看，燃烧器煤气喷嘴严重损坏，拱顶球面剥落，热风出口椭圆掉砖使热风炉内部结构面目全非（图5），这更加说明了该型顶燃式热风炉存在结构缺陷必须要优化改进才能实现20-30年使用寿命的必要性。对比而看，新日铁外燃式热风炉本体结构和顶燃式热风炉的外形结构是相同的，其拱顶也采用也是锥形拱顶，但是设计的手法和应力消除理念完全与现行顶燃式热风炉不同；上海宝钢于1986年引进的新日铁外燃式热风炉，拱顶是独立支撑炉壳之上与蓄热室大墙是分离的，拱顶内衬砖、拱顶高铝轻质砖、拱顶粘土轻质砖均采用了应力消除设计理念，上海宝钢外燃式热风炉长期使用1250-1280℃高风温，迄今为止已经使用寿命超过34年炉体本体结构无大修，在使用11年后停炉查看内部结构包括拱顶、蓄热大墙、格子砖都和投产初期结构状态一样完好无损，可以判断该热风炉本体再使用34年不成问题，外形一样的两种热风炉本体结构为什么一种使用仅仅13年内部结构面目全非，而另一种结构使用迄今34年无损坏还能判断再使用34年不成问题，真正区别有以下几个特征：一是顶燃式热风炉的锥形拱顶的拱脚是砌筑在热风出口之上，而外燃式热风炉本体的锥形拱顶拱脚是砌筑支撑在炉壳之上，与下面的存在热应力的耐火材料大墙是分离的，在热应力作用下膨胀收缩自由不受限制的。二是顶燃式热风炉的内衬与新日铁热风炉的锥形拱顶一个采用的是应力逐级消除设计方法，而顶燃式热风炉采用的是内衬之上直接砌筑硅质轻质砖，硅质轻质砖之上直接砌筑黏土轻质砖，黏土轻质砖之上设置了一层纤维棉吸收热应力，但这样的设计使内衬砖的应力和硅质轻质砖的应力受到限制，即使耐火纤维棉能吸收三层砖的热应力，但三层砖的热应力是不一致的，是会逐级损坏其它层内衬结构的，一旦跑风还会烧失纤维棉，导致炉壳温度居高不下，散热损失难免，同时由于应力的不规矩和炉壳焊接不规范、耐材膨胀线不精确、砌筑不标准的综合因素导致应力和送风盲板力的综合作用损坏炉壳，出现炉壳网状开裂。通过结构对比，新日铁外燃式热风炉长寿稳定高风温就不奇怪了。

事实胜于雄辩，高风温低氮长寿热风炉实践证明，将依据新日铁热风炉拱顶独立出来，采用消除应力的技术措施是豫兴四段式顶燃式热风炉技术内涵，是热风炉新潮流的领先发展高风温技术。

咬定“绿水青山就是金山银山”不放松

刘世聚强调，在热风炉研发工作中，努力践行习近平主席提出的绿水青山就是金山银山的理念，十分重要！豫兴公司在这方面也取得可喜成果。豫兴热风炉技术，可使热风炉生产流程中不用加装脱硝设备也能实现超低排放。

钢铁行业的烟囱排放的氮氧化物、二氧化硫、粉尘颗粒物等会对环境造成污染。2019年国家生态环境部、国家发展和改革委员会、财政部、工业和信息化部、交通运输部五部委联合下发环大气（2019）35号文件，对炼铁热风炉制定了超低排放标准，于2019年4月份实施执行。新标准要求排烟中的氮氧化物、二氧化硫、粉尘颗粒物指标低于200 mg/Nm³、50 mg/Nm³、10 mg/Nm³。为了达标，钢铁企业纷纷耗巨资建立了专业的脱硫脱硝除尘设备，这大大增加了企业生产运行成本。豫兴公司的热风炉可使其氮氧化物的排放远远低于今年颁发的新国标，这对炼铁企业来说，是一场减轻环保压力降本增效的及时雨。

原来，刘世聚和他的技术团队在2012年以来一直未雨绸缪重视悬链线顶燃式热风炉氮氧化物的排放技术研究，研发并实践了热风炉低氮燃烧技术，可有效解决热风炉高氮排放这一污染问题，使有毒有害的NOX排放量小于50 mg/Nm³，平均在32.83 mg/Nm³³-42.83 mg/Nm³之间，比2019年国家生态环境部规定的超低排放标准200 mg/Nm³减少了78.6%-83.5%。这一成果为热风炉面临的达到超低排放而需要高额的脱硝设备投入和高额的运行成本问题，提供了科学的解决方案，受到了炼铁厂的广泛欢迎。

豫兴公司的超低排放热风炉低氮燃烧综合技术，在不投入脱硝治理和不增加成本的条件下，仅从优化热风炉燃烧技术本身和设备结构性能方面，就能彻底实现有毒有害气体的超低排放，可显著降低炼铁企业投资成本和运行成本，有效保证环保和企业效益。

豫兴公司创新研发的这种低氮排放新技术已在企业开花结果。例如，2012年7月10日投产的山西建邦通才3号1860 m³高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉，在当年10月11日实现了月平均1314.7℃的高风温历史纪录，至今没有被超越。其所采用的就是上述综合技术（格子砖为常规的30毫米孔径19孔格子砖）。在其拱顶温度平均1409℃，拱顶温度和送风温度差94摄氏度的状态下，可使氮氧化物大大减少，因为氮氧化物生成的拱顶温度为大于1420℃。2013年，北京科技大学教授程树森的研究小组对该组热风炉实施了现场测试，测试结果表明，其氮氧化物生成量为83 mg/Nm³（北京科技大学程树森专业组现场测试结果）。这创造了低氮氧化物生成的历史纪录。

2018年6-7月，豫兴公司委托有关节能环保部门测试了河北省境内十座高炉（入炉风量3900-6300Nm³/min）配套的30多座豫兴悬链线顶燃式热风炉烟气成分，氮氧化物排放测试排放值均不超过50mg/Nm³，波动在20-45mg/Nm³范围，这远远低于国家现行排放标准200mg/Nm³，创造了我国热风炉氮氧化物超低排放指标的历史纪录。因此，在新一轮产能置换阶段，尤其是2017年初至今，河北省境内的2000m³-3000m³高炉配套的56座顶燃式热风炉，有47座配置了豫兴顶燃式热风炉技术。这47座热风炉均采用了下列相同设计理念：即其拱顶与热风出口大墙断开、拱顶完全支撑在炉壳之上的能使应力分散转移，其拱顶结构借鉴了热风炉拱顶设计思想，诞生了将其优化组合后形成的独立支撑在炉壳之上的创新型顶燃式热风炉。此举创造了一项短时间集中采用国产创新型热风炉的中国历史纪录。

豫兴悬链线顶燃式热风炉在河北省境内分布最多，尤其是河北省敬业钢铁公司仅目前就有38座豫兴悬链线顶燃式热风炉长期在高风温运行。为了测试燃烧状态下热风炉的性能，豫兴公司测试了河北省敬业钢铁公司所用的豫兴悬链线顶燃式热风炉，测试周期为60分钟的燃烧周期，平均按照每10分钟测试一次，以平均值为单位计量。测试结果表明，在燃烧状态下的热风炉拱顶温度均在1300℃以下，送风温度均在1215℃以上，三座高炉热风炉一个燃烧周期分六次测得的氮氧化物均分别保持在36 mg/Nm³、37 mg/Nm³、33 mg/Nm³、40 mg/Nm³、37 mg/Nm³、37 mg/Nm³，完全低于国家超低排放指标。

从目前情况看，豫兴公司顶燃式热风炉可以使炼铁厂不用考虑建设脱硝治理设备就能满足2019年国家生态环境部提出的200 mg/Nm³以下的氮氧化物排放标准。豫兴公司热风炉低氮燃烧综合技术的成功经验，为我国炼铁高炉配套的热风炉在使用、建设、设计中避免有毒气体污染环境，实施超低排放，提供了科学的依据，也为炼铁厂节能降本做了十分有益的贡献。

金杯银杯，不如用户口碑

多年来，豫兴公司的顶燃式热风炉技术，得到行业内许多专家和用户的称赞。刘世聚列举出了下列很多实例：

——国内知名炼铁专家北京科技大学王筱留教授2019年11月6日在贵阳市召开的大高炉炼铁年会上说：我亲自到山西通才1860m³高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉上考察过，豫兴热风炉的高风温特性是其它热风炉无法比拟的，我也曾到河北敬业钢铁公司考察过豫兴顶燃式热风炉，我认为豫兴热风炉是顶燃式热风炉技术中的最好的技术；

——同样是在这次会议上，我国著名炼铁专家原鞍山钢铁公司副总工程师汤清华说，豫兴公司将顶燃式热风炉拱顶与热风出口大墙断开，拱顶砌筑在炉壳上，各自膨胀不受限制，这种结构稳定长寿才能实现长期稳定高风温；

——中国金属学会教授级高工王维兴教授2014年6月23日在山东江鑫钢铁公司豫兴热风炉现场观摩会上说，中国豫兴研发提供了科学稳定的高风温技术，为中国炼铁事业发展做出了突出的贡献；

——2019年10月12日，刘世聚董事长访问宝钢湛江钢铁公司时，宝钢湛江钢铁公司总经理刘代德指示，组织炼铁有关专家和技术人员进行热风炉技术交流讨论会，认真探讨一下热风炉技术。

图9  2020年4月15号宝钢湛江热风炉技术交流会照片

——2020年4月15日在宝钢湛江钢铁公司热风炉研讨会上，中冶赛迪宝钢湛江项目总设计师文辉正总设计师和张少魁主任设计师说：将拱顶与热风出口大墙断开，将集中应力分散转移吸收，确实比砌筑在热风出口之上的拱顶结构容错性大，其依据是在我国上海宝钢稳定高风温使用长达34年的新日铁热风炉本体结构设计手法。宝钢湛江炼铁专家苏威老师总结说：今天的热风炉技术探讨，刘总和符总非常详细图文并茂介绍了热应力和盲板力产生的原理并经过科学计算，证明了热风炉燃烧室存在巨大的难以想象的热应力和盲板力，是损坏热风出口和炉壳网状开裂的主要因素之一（图9）；

——河钢集团乐亭炼铁工程项目负责人段新民、技术负责人张君生在2017年9月12号组织的多家工程设计院面对面热风炉技术交流会上指出：将拱顶与热风出口大墙断开，是解决热风炉热风出口发红、高温、拱顶损坏的最有效的方法，河钢集团乐亭项目采用了豫兴四段式顶燃式热风炉技术；

——河北省纵横集团董事局主席孙纪木说：我相信刘总和符总是真正做事情是非常敬业的老板和专家，纵横丰南的热风炉和中铁装备制造热风炉改造交给豫兴设计和改造，刘总和符总一定要做好啊，有人提示我这么多项目且都是大项目交给豫兴有很大的风险，但我相信豫兴技术和能力能做好；

——山西建邦钢铁公司总经理张锐常说：豫兴热风炉风温高，结构稳定，建邦集团的全部热风炉均采用豫兴热风炉技术，包括这次山东济钢采用的顶燃式热风炉也优化设计为豫兴热风炉，豫兴热风炉给我们带来了巨大利益；

——河北澳森钢铁公司董事长曹跃斌董事长说：豫兴热风炉技术堪称一流，我们这几年收益很大，我不但自己使用，还要和多位钢铁企业的董事长、总经理游说让他们也受益于豫兴顶燃式热风炉技术带来的低氮节能高风温效益；

——唐山瑞丰钢铁公司副总经理马玉友、炼铁厂副厂长高友说：瑞丰北区的3座大高炉9座豫兴热风炉的拱顶和送风温差只有40℃，这是低氮燃烧和长寿高风温的亮点；

——唐山金马钢铁公司总经理陈志刚、副总余国斌说：通过技术座谈交流，我们认识到热风炉的损坏主要是巨大无比的热应力、盲板力造成的。只要解决好热应力和盲板力，热风炉就能稳定长寿高风温；

——唐山东海钢铁集团有限公司余建旺总经理和江苏镔鑫霍铮副总经理具有相同观点：悬链线拱顶就是一条拉直的链条自然松垂形成的自然弧度，倒悬过来就叫悬链线，这种结构受力好，结构稳定，长期风温高，因此东海特钢和镔鑫所有的热风炉都采用了豫兴顶燃式热风炉技术；

——河北敬业钢铁集团副总经理李刚说：河北敬业的高炉配套豫兴悬链线顶燃式热风炉总数已达38座，敬业对比验证了豫兴热风炉的高效、高风温、结构稳定技术，采用豫兴热风炉使我们得到了更高的效益，敬业的高风温热风炉炉型选择是正确的；

——河北澳森钢铁公司总经理王炳安说：使用豫兴热风炉，风温高，结构稳定，排放氮氧化物含量在线监测值为37.5mg/Nm³，环保高效；

——建龙集团山西建龙魏总说：豫兴公司承建的山西建龙1号1760m³高炉热风炉，投产至今风温在混风30%的情况下实现1250℃，送风初期和送风末期温差呈零正负状态波动，5月20日在线监测氮氧化物排放平均值23.4 mg/Nm³，波动在18-30 mg/Nm³，一氧化碳平均26PPM，波动在20-30PPM之间，是低氮环保高风温技术；

——西门子奥钢联专家发来邮件赞赏：考察了河北敬业和山西通才豫兴热风炉，豫兴热风炉的拱顶温度和送风温差基本接近，这是豫兴热风炉最大的销售亮点；

——荷兰达涅利公司技术中心发来邮件赞赏：达涅利技术中心经过建立豫兴热风炉数模计算得出结论：豫兴顶燃式热风炉不存在脉动燃烧现象，是技术亮点；

——北京科技大学程树森博士生导师说：悬链线拱顶在内燃热风炉已经成功应用，有良好的稳定性，对在格子砖中均匀分配热风有重要作用。豫兴公司通过创新设计顶燃式热风炉燃烧器，结合顶燃式热风炉特点，通过优化改造悬链线拱顶结构，将内燃式热风炉悬链线拱顶成功移植顶燃式热风炉，并成功应用多座大型高炉。这一成果，丰富了热风炉结构形势，对实现钢铁企业安全、高效、绿色及环保的高质量发展，以及持续推动热风炉技术进步有重要的社会、经济及学术价值；

——《炼铁交流》编辑部主任于君成说：《炼铁交流》有责任和义务支持宣传民族工业国产品牌，为国内先进技术民族品牌搭建一个良好的平台，重视宣传保护我国自主知识产权是《炼铁交流》工作者的责任和义务。豫兴热风炉的氮氧化物排放低、一氧化碳排放低、效率高、风温高，得到国内外用户和设计院的广泛认可，我们应该大力弘扬这项成熟节能环保新技术；

——山西通才公司武会卿总工程师曾给刘世聚发微信谈到豫兴热风炉时说：中国炼铁人都应该感谢你这样有担当、持之以恒、持续创新、与时俱进的企业家，你给炼铁界奉献了一道硬菜，一道大餐；

            刘世聚充满希望的预言：豫兴顶燃式热风炉前程似锦，我们将在不断地改进和优化中开拓前进。