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豫興懸鏈線頂燃式熱風爐前程似錦

發布時間:2020-06-08點擊量:86


——聽劉世聚董事長一席談


在近幾個月的全球新冠肺炎疫情防控阻擊戰中,河南省豫興熱風爐工程技術有限公司(下文簡稱豫興公司)分別碰到了大喜事兒和煩心事兒:

大喜事兒是公司在疫情狙擊戰中不忘復工復產并取得可喜成績:例如,簽訂了中鐵裝備公司容積為1350m34號高爐三段式頂燃式熱風爐爐殼切割改造為四段式熱風爐工程合同,這是繼2017年切割爐殼改造該公司1、2、3號2500m3高爐9座三段式頂燃式為四段式熱風爐之后又一改造工程;簽訂了唐山九江線材廣西翅冀鋼鐵基地的2x2060m3高爐四段式頂燃式熱風爐工程合同;簽訂了遼寧新鵬輝公司1350m3高爐四段式頂燃式熱風爐工程合同;簽訂了遼寧嘉晨1350m3高爐懸鏈線頂燃式熱風爐工程合同;簽訂了江蘇省鑌鑫鋼鐵公司1288m3高爐懸鏈線頂燃式熱風爐工程合同;承接的河北省秦皇島安豐鋼鐵公司1080m3高爐配套的3座三段式頂燃式熱風爐切割爐殼改造為豫興四段式熱風爐的工程建設也正在進行中。至此,國內大型高爐配套的豫興熱風爐工程業績在2016年至今短短4年里已經達到139座。

煩心事兒是國內熱風爐同行一家國外熱風爐代理商出于市場競爭的目的,在媒體撰文不點名惡意指責豫興懸鏈線頂燃式熱風爐有這樣那樣的缺陷,試圖從輿論上抹黑豫興公司及其熱風爐國家專利技術成果。

豫興公司的熱風爐建設和改造市場前景為何如此光明 ,他們贏得用戶的法寶有哪些?怎么看待熱風爐銷售同行對領先的豫興熱風爐技術的不點名無端指責?面對上述兩個問題,豫興公司董事長劉世聚分別作了詳細解讀。


創新是市場興旺的不竭動力


劉世聚深有感觸地說,豫興公司贏得市場的最大法寶是科技創新!首先,是從思想認識上高度重視創新;其次是熱風爐新技術、新裝備、研發工作中的理論和實踐創新。黨和國家領導人對科技創新的論述已經深深根植于豫興人的腦海中。改革開放之初,鄧小平視察寶鋼的題辭:“掌握新技術,要善于學習,更要善于創新”已成為豫興人的座右銘。

尤其是黨的十八大以來,習近平主席一系列科技創新的論述,豫興人更是牢記在心:“創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭源泉,也是中華民族最鮮明的民族稟賦”;“裝備制造業是一個國家制造業的脊梁,目前我國裝備制造業還有許多短板,要加大投入、加強研發、加快發展,努力占領世界制高點、掌控技術話語權,使我國成為現代裝備制造業大國”;“當今世界,誰牽住了科技創新這個“牛鼻子”,誰走好了科技創新這步先手棋,誰就能占領先機、贏得優勢”;“只有把核心技術掌握在自己手中,才能真正掌握競爭和發展的主動權”。

豫興公司的發展史就是通過產、學、研、用協同開展熱風爐技術的創新、研發和推廣。2005年,豫興公司與中冶賽迪聯合成功開發出旋流交錯混合短焰燃燒頂燃式熱風爐技術,現已成功應用在水鋼、德鋼、達鋼、川威、燕鋼等140多座頂燃式熱風爐中;與北京科技大學程樹森教授的專業實驗室聯合進行了多年的熱風爐熱效率、氮氧化物、一氧化碳、煙氣流場濃度、最佳的煤氣和空氣混合燃燒方式、格子磚結構優化等方面的協同研究,建立了數模計算,實體模型和熱風爐現場的反復精準測試,為豫興熱風爐的研發提供了可靠的科學依據;2006年,為進一步優化熱效、能耗和使用壽命等指標,豫興公司研發了懸鏈線拱頂頂燃式熱風爐技術,并在全國順利推廣應用。

燦爛的科技創新之花,結出了豐碩的經濟之果:2012年劉世聚和他的創新團隊研發的“YX型高風溫熱風爐”成果榮獲鄭州市“科技進步特等獎”,該成果被專家評審認定為國際先進技術。此外,該成果還榮獲河南省科技進步二等獎;2013年“YX型高風溫熱風爐的開發與應用”成果榮獲河南省工業和信息化“科技成果一等獎”;2018年“YX型頂燃式熱風爐”成果榮獲“2018年度河南省裝備制造業十大標志性高端裝備”殊榮。僅從2016年至今4年間,豫興懸鏈線頂燃式熱風爐技術暨裝備進入了眾多的國有和民營鋼鐵企業生根、開花結果。

談到如何看待同行對豫興頂燃式熱風爐的羨慕、忌妒、恨這一話題,劉世聚認為:讓別人講話,天不會塌下來,自己也不會垮臺!但是,我堅信,批評、指責豫興熱風爐的人是寥寥無幾,屈指可數;而贊譽豫興熱風爐的人必定遍布祖國四方。豫興公司會虛心接受和真誠感謝任何善意的監督、關注、批評和建議,但堅定維護豫興公司自身的權益和品牌的決心不會改變,豫興公司將繼續不忘初心、謙虛謹慎、精益求精,致力于讓節能、低氮、環保、高效、高風溫的熱風爐技術為全球鋼鐵行業做出更大貢獻!豫興人會排除一切干擾,堅定不移走自己認準的科技創新之路!


具有中國特色的懸鏈線頂燃式熱風爐結構


談到懸鏈線頂燃式熱風爐的技術及其裝備結構,劉世聚如數家珍:國際上馳名的內燃式熱風爐拱頂就是獨立支撐在爐殼之上的懸鏈線拱頂結構。這種熱風爐由國外在上世紀70年代初發明,并首先開在2500m3高爐內燃式熱風爐上使用的先河。1991年我國武鋼率先引進了這種獨立支撐在爐殼之上的懸鏈線拱頂內燃式熱風爐,并在高風溫狀態下使用超過24年。隨之,我國當時的十大鋼鐵企業(除寶鋼外)均引進和采用這種熱風爐。

然而,掌握新技術,既善于學習,又善于創新的豫興人在學習國外成熟熱風爐技術的基礎上,創新研發出獨具中國特色的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐技術裝備,并不斷在鋼鐵企業推廣應用。例如,河北縱橫豐南3、4號2500m3級別高爐配套的熱風爐就采用了改進優化的豫興懸鏈線拱頂結構的頂燃式熱風爐,并已經投入使用2年,生產實踐證明,這種獨立支撐在爐殼之上的拱頂結構的獨特性能,得到了業內專家的認同。在2017年縱橫鋼鐵公司豐南分公司3、4號高爐熱風爐專題技術交流會上,我國著名的熱風爐專家中冶京誠副總工程師張建良先生說:“懸鏈線拱頂結構可以穩定使用60年不會損壞和垮塌,堪稱國際上受力合理,且最穩定長壽的熱風爐拱頂結構,而豫興懸鏈線頂燃式熱風爐就是這樣的結構”。

劉世聚認為,懸鏈線拱頂的主要設計理念,就是把拱頂和具有熱應力的大墻結構斷開,并在拱頂內襯、拱頂輕質磚、拱頂爐殼之間采用了全方位的應力消除設計理念,促使耐火材料在加熱后不存在應力作用,可使熱風爐結構穩定,實現長壽高風溫。這種獨立支撐在爐殼之上的懸鏈線拱頂結構,是豫興懸鏈線頂燃式熱風爐突出的優勢之一(圖1)。2006年,豫興懸鏈線頂燃式熱風爐申報了發明專利。

 

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      圖1  豐南3、4號高爐豫興熱風爐獨立懸鏈線拱頂消除應力砌筑圖


在燃燒技術方面,劉世聚認為,懸鏈線頂燃式熱風爐的燃燒技術和套筒混合燃燒技術是有以下最大區別:即,懸鏈線熱風爐是在燃燒室拱腳部位的低溫區域設置環形陶瓷燃燒器,由數百個煤氣和空氣噴嘴交錯排列,并呈上噴式的旋流渦流混合短焰燃燒技術,而套筒式熱風爐是在拱腳下部大墻上設置了一個或兩個金屬套筒燃燒器,由大股流煤氣、空氣預混的長焰燃燒技術。豫興懸鏈線頂燃式熱風爐技術屬國內外首創,豫興公司第一套這種熱風爐于2006年在山西建邦集團通才工貿有限公司450m3高爐配套使用至今已有14個年頭,現在還在1230℃風溫條件下使用。這套熱風爐采用的是煤氣不預熱空氣單預熱,經過幾次停爐進爐查看,無論是拱頂、熱風出口、環形燃燒器、煤氣入口和空氣入口均完好無損。該公司煉鐵專家副總經理兼總工程師武會卿評價,依據目前現狀,此熱風爐本體還可以再繼續使用14年不會損壞(圖2)。


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 圖2 山西建邦集團通才工貿有限公司450m3高爐熱風爐內部豫興結構至今完好無損

 

這種組合優化的懸鏈線頂燃式熱風爐技術爐型,是豫興人踐行鄧小平、習近平科技創新理念,所取得的重大發明成果。


實踐是檢驗真理的唯一標準


談到豫興懸鏈線頂燃式熱風爐的諸多優點和推廣應用實踐和業績,劉世聚信心滿滿地認為:中國改革開放之初,實踐是檢驗真理的唯一標準這句話曾風靡全國。在今天,這句話仍然是顛撲不破的真理。

首先,豫興懸鏈線頂燃式熱風爐及環形燃燒器是具有中國特色的新型熱風爐裝備及技術。其在設計理念和性能上采用了受力合理長壽穩定的懸鏈線拱頂結構,并將拱頂獨立支撐在爐殼之上,與熱風出口大墻實施分離,這是豫興懸鏈線頂燃式熱風爐穩定長壽的根本(圖3)。


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 圖3 豫興懸鏈線頂燃式熱風爐環形燃燒器


第二,豫興懸鏈線拱頂結構直徑小,提高了拱頂的結構穩定性的同時也節省了大量的工程材料及工程量。

第三,豫興懸鏈線頂燃式熱風爐采用的是空氣、煤氣周向環形交錯布置的燃燒器,煤氣和空氣設置為渦流和旋流的雙流外混合燃燒方式,這樣可以通過雙流性能自行調節煙氣流場和噴嘴氣流強度,達到煤氣和空氣完全均勻混合燃燒和煙氣均勻分布在格子磚床面的高利用率的特別效果,通過豫興熱風爐的燃燒器性能結構,襯托和反映出豫興懸鏈線頂燃式熱風爐混合燃燒的巨大優越性能。

第四,豫興懸鏈線頂燃式熱風爐的熱風出口設計標高與目前市場上流行的頂燃式熱風爐的標高一致,一般設置在15-25米之間,并且由于豫興熱風爐熱風出口的特殊設計理念,到目前為止還沒有出現一例熱風出口垮塌現象,這和目前市場上的頂燃式熱風爐熱風出口高溫,砌筑在熱風出口之上的拱頂垮塌損壞案例是一個鮮明的對比,說明了豫興懸鏈線頂燃式熱風爐出口的受力是合理穩定的,也襯托出其它頂燃式熱風爐熱風出口部位的承重力、熱應力、盲板力的復雜應力綜合作用在其受力點上的事實,也是快速發展的一個特征所在。

第五,豫興懸鏈線頂燃式熱風爐的雙流調節特性使拱頂溫度和送風溫差縮小到正負30℃之間,用較低的1300-1320拱頂溫度就可以實現1250-1300送風溫度,其氮氧化物排放量也僅為20-45mg/Nm3之間,這已經彰顯了豫興熱風爐的最具競爭力的市場亮點。

綜上所述,這就是為什么豫興頂燃式熱風爐技術在國內外真正崛起的真相。那些為了某種商業目的刻意歪曲事實,是對豫興熱風爐發明人初衷的褻瀆和不尊重,是對發明人智慧的貶低。希望他們回歸到正常的技術軌道和論述上來,公平客觀的評價每一個實現社會貢獻的發明創造技術。

由于豫興懸鏈線頂燃式熱風爐上述突出的優越特點,從2006年至今,豫興公司已在國內外新建和改造豫興熱風爐575座。尤其是從2016年至今,優化改進的熱風出口與拱頂分離消除應力結構已達129座;2017年之后在河北省境內已經確定的2000m3以上高爐18座配套熱風爐56座,其中的15座高爐47座熱風爐采用了拱頂獨立支撐在爐殼之上與熱風出口分離斷開消除應力的豫興頂燃式熱風爐結構。這說明豫興頂燃式熱風爐已經徹底優化改進了現有頂燃式熱風爐的諸多弊端。寶武鋼鐵集團韶關鋼鐵公司3200m3高爐配套的內燃式熱風爐,正在實施切割爐殼改造為豫興懸鏈線頂燃式熱風爐結構,也就是將拱頂獨立支撐砌筑在爐殼之上與大墻實施分離,消除應力存在的技術改造。眾多的國有和民營鋼鐵企業青睞、采用豫興懸鏈線頂燃式熱風爐技術,就是對實踐是檢驗真理的唯一標準這一科學論斷的最好詮釋。

有業內人士評價,遍布全國各地的575座豫興頂燃式熱風爐,猶如一座座無言的豐碑聳立在華夏大地。它標志著,豫興人助力中國煉鐵界打開了中國鐵水奔流的閘門。


內燃式改頂燃式 熱風爐更添活力


豫興公司對建龍集團山西建龍鋼鐵6號高爐配套的內燃式熱風爐結構在爐殼、送風管道、爐箅子、火井墻和蓄熱室大墻不變的條件下,實施懸鏈線頂燃式優化改造后,自2017年3月15日再次投產以來,至今已經穩定運行3年多,風溫最高達1280℃,取得優良的改造效果(圖4)。


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圖4 建龍6號高爐內燃式熱風爐改造為豫興懸鏈線頂燃式熱風爐


據劉世聚介紹,目前國內運行的外燃式和內燃式熱風爐雖有很多優點,但也有各自的缺陷:外燃式熱風爐投資大、占地面積大、內燃式熱風爐易發生火井短路、爐壁剝落、穿洞、火井上部掉磚。頂燃式熱風爐與上述外燃式和內燃式相比較,具有投資省、風溫高、結構相對穩定等優點,從而受到鋼鐵企業青睞。很多煉鐵廠都將其非頂燃式熱風爐改造成頂燃式熱風爐。這一發展趨勢導致目前國內頂燃式熱風爐所占比例已達到60%-80%。

建龍集團山西建龍6號高爐設計有效爐容為1380m3,配置了3座內燃式熱風爐,采用純高爐煤氣,利用煙氣余熱對空氣、煤氣雙預熱各150℃,蓄熱體采用單位換熱面積40m2的7孔(∮40mm)格子磚。該熱風爐自投產至改造前,長達9年運行風溫在1130℃-1150℃。由于熱風爐的火井頻繁出現短路,風溫較低,與目前強化煉鐵、提高風溫和節能環保低成本高效率運行的目標相差甚遠。因此,山西建龍經報請集團公司批準,確定以招投標方式對該熱風爐進行頂燃式技術優化改造,并最終篩選具有資質和業績的3家國內外冶金工程技術公司參與競標。

招標結果揭曉,豫興公司提出的改造方案一舉中標。招標方建龍集團專家經過詳細的技術交流、溝通對比后認為,豫興公司中標的方案具有以下優點:一是改造總投資只需2500萬元,比未中標單位的改造方案節省38%-49%,具有絕對性價比的優勢;二是改造工期超短,可以很快實現投產見效,比其它兩家的工期分別縮短20天、40天;三是改造后的熱風爐結構穩定,使用壽命長,可以滿足節能環保要求;四是風溫高,改造后風溫比改造前風溫可提高100℃-150℃。

其具體的改造方案如下:

一是火井的優化改造;二是蓄熱室的優化改造;三是爐箅子的優化改造;四是燃燒器結構的優化設計;五是懸鏈線拱頂結構的優化設計;六是外部管網的對接;七是氮氣安全吹掃;八是煙道廢氣預熱的節能利用。

該熱風爐最終改造工期約為100天(與高爐同步同工期改造,單就熱風爐正常改造僅需50天),自2016年12月中旬進駐現場開始施工,于2017年3月15日點火烘爐投產,經過3年多的穩定運行,其最高操作風溫達到1280℃。

豫興公司上述成功改造的實例充分證明:利用內燃式熱風爐的外殼、蓄熱室大墻、火井墻、爐箅子,采用高效格子磚對其進行技術改造,可提高風溫,穩定結構,實現長壽高風溫,降低投資,還可使企業快速優化大修實現投產運行。上述實踐便是煉鐵企業今后內燃式熱風爐改造為穩定高風溫頂燃式熱風爐的成功典范。


三段式優化為四段式具有劃時代意義


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圖5 熱風出口、燃燒器煤氣噴嘴損壞


在2017年9月12日河鋼集團宣鋼整體搬遷工程項目熱風爐術交流會上,唐鋼頂燃式熱風爐專家結合唐鋼、承鋼、宣鋼頂燃式熱風爐熱風出口和拱頂損壞案例公開提出:熱風出口和拱頂損壞率大于90%以上,而我國數座大型高爐三段式頂燃式熱風爐爐殼嚴重網狀開裂(圖6),燃燒室爐殼高溫事實上都與拱頂砌筑在熱風出口之上的應力集中存在因果關系。專家們針對這一情況,進行了研討。一致認為傳統三段式頂燃式熱風爐仍舊采用第一代頂燃式熱風爐的設計理念和手法是嚴重失誤和錯誤。從90%熱風出口和拱頂損壞案例說明,三段式熱風爐無論是復制也好、原創也好、優化也好、耐材及砌筑質量也好,只要沒有拋離三段式的原創理念,問題和隱患就一直存在,頻繁的案例已經證明了這一論斷的英明與正確,而這些問題就會導致熱風爐降低風溫使用。


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圖6  國內某大型高爐熱風爐爐殼網狀開裂


經過專家調研和反復討論研究,認為解決問題的唯一辦法,就是將拱頂與熱風出口大墻實施分離,讓其各自的耐材膨脹不受限制,消除熱應力的存在,這樣拱頂結構就穩定長壽。這樣設計的依據是新日鐵熱風爐拱頂的設計手法和霍戈文懸鏈線拱頂的設計手法,將拱頂與大墻實施分離,拱頂獨立支撐在爐殼之上,拱頂沒有應力累積而穩定,熱風出口沒有應力而穩定,這樣的燃燒室結構就穩定長壽高風溫。具體實施就是將燃燒室結構一分為二,形成新的拱頂段和熱風出口段,加之原來的預燃室段和蓄熱室段,就形成新的四段式結構(圖7)。四段式頂燃式熱風爐定義:“預燃室段、錐形拱頂段、熱風出口直墻段、蓄熱室段的四段式分段結構,段段迷宮聯接”。

 

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 圖7   三段式和四段式分段結構


2017年4月,河北省某鋼鐵集團公司因為3座2500m3高爐配套的這種三段式頂燃式熱風爐頻繁出現熱風出口和拱頂垮塌遭受巨大的經濟損失,被迫花費8000多萬元委托豫興公司對其9座頂燃式熱風爐進行切割爐殼,實施為期一年半的四段式結構改造;同樣,遭受很大經濟損失的河鋼集團下屬煉鐵廠也緊隨其后的在宣鋼整體搬遷河鋼樂亭3×2988m3、唐山九江鋼鐵公司、廣西翅冀鋼鐵公司2×2060m3、唐山津西鋼鐵公司2×2000m3、縱橫豐南2×2500m3、東華鋼鐵2300m3、華瑞鋼鐵2000m3、唐山瑞豐鋼鐵2100m3、韶關鋼鐵3200m3等149座頂燃式熱風爐都采用了熱風出口與拱頂斷開的四段式或懸鏈線頂燃式熱風爐技術,這是2016年之后的技術升級優化結果,也是用戶在歷經失敗的風雨過后,渴望穩定長壽高風溫熱風爐技術必須選擇的爐型結構(圖8)。

 

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圖8  豫興四段式結構頂燃式熱風爐


當將拱頂砌筑在熱風出口之上的頂燃式熱風爐的結構優化為拱頂與熱風出口分離的四段式頂燃式熱風爐結構時,熱應力分解分散消除了應力作用,熱風出口損壞,拱頂垮塌,爐殼開裂這些現實問題迎刃而解。

天津某鋼鐵廠熱風爐是我國引進的首座3200m3高爐配套的這種頂燃式熱風爐,設計使用壽命大于20年。2019年使用滿13年,由于風溫低于1200、燃燒室爐殼溫度高于200以上,實施停爐大修,冷爐后進爐查看,燃燒器煤氣噴嘴嚴重損壞,拱頂球面剝落,熱風出口橢圓掉磚使熱風爐內部結構面目全非(圖5),這更加說明了該型頂燃式熱風爐存在結構缺陷必須要優化改進才能實現20-30年使用壽命的必要性。對比而看,新日鐵外燃式熱風爐本體結構和頂燃式熱風爐的外形結構是相同的,其拱頂也采用也是錐形拱頂,但是設計的手法和應力消除理念完全與現行頂燃式熱風爐不同;上海寶鋼于1986年引進的新日鐵外燃式熱風爐,拱頂是獨立支撐爐殼之上與蓄熱室大墻是分離的,拱頂內襯磚、拱頂高鋁輕質磚、拱頂粘土輕質磚均采用了應力消除設計理念,上海寶鋼外燃式熱風爐長期使用1250-1280高風溫,迄今為止已經使用壽命超過34年爐體本體結構無大修,在使用11年后停爐查看內部結構包括拱頂、蓄熱大墻、格子磚都和投產初期結構狀態一樣完好無損,可以判斷該熱風爐本體再使用34年不成問題,外形一樣的兩種熱風爐本體結構為什么一種使用僅僅13年內部結構面目全非,而另一種結構使用迄今34年無損壞還能判斷再使用34年不成問題,真正區別有以下幾個特征:一是頂燃式熱風爐的錐形拱頂的拱腳是砌筑在熱風出口之上,而外燃式熱風爐本體的錐形拱頂拱腳是砌筑支撐在爐殼之上,與下面的存在熱應力的耐火材料大墻是分離的,在熱應力作用下膨脹收縮自由不受限制的。二是頂燃式熱風爐的內襯與新日鐵熱風爐的錐形拱頂一個采用的是應力逐級消除設計方法,而頂燃式熱風爐采用的是內襯之上直接砌筑硅質輕質磚,硅質輕質磚之上直接砌筑黏土輕質磚,黏土輕質磚之上設置了一層纖維棉吸收熱應力,但這樣的設計使內襯磚的應力和硅質輕質磚的應力受到限制,即使耐火纖維棉能吸收三層磚的熱應力,但三層磚的熱應力是不一致的,是會逐級損壞其它層內襯結構的,一旦跑風還會燒失纖維棉,導致爐殼溫度居高不下,散熱損失難免,同時由于應力的不規矩和爐殼焊接不規范、耐材膨脹線不精確、砌筑不標準的綜合因素導致應力和送風盲板力的綜合作用損壞爐殼,出現爐殼網狀開裂。通過結構對比,新日鐵外燃式熱風爐長壽穩定高風溫就不奇怪了。

事實勝于雄辯,高風溫低氮長壽熱風爐實踐證明,將依據新日鐵熱風爐拱頂獨立出來,采用消除應力的技術措施是豫興四段式頂燃式熱風爐技術內涵,是熱風爐新潮流的領先發展高風溫技術。


咬定“綠水青山就是金山銀山”不放松


劉世聚強調,在熱風爐研發工作中,努力踐行習近平主席提出的綠水青山就是金山銀山的理念,十分重要!豫興公司在這方面也取得可喜成果。豫興熱風爐技術,可使熱風爐生產流程中不用加裝脫硝設備也能實現超低排放。

鋼鐵行業的煙囪排放的氮氧化物、二氧化硫、粉塵顆粒物等會對環境造成污染。2019年國家生態環境部、國家發展和改革委員會、財政部、工業和信息化部、交通運輸部五部委聯合下發環大氣(2019)35號文件,對煉鐵熱風爐制定了超低排放標準,于2019年4月份實施執行。新標準要求排煙中的氮氧化物、二氧化硫、粉塵顆粒物指標低于200 mg/Nm3、50 mg/Nm3、10 mg/Nm3。為了達標,鋼鐵企業紛紛耗巨資建立了專業的脫硫脫硝除塵設備,這大大增加了企業生產運行成本。豫興公司的熱風爐可使其氮氧化物的排放遠遠低于今年頒發的新國標,這對煉鐵企業來說,是一場減輕環保壓力降本增效的及時雨。

原來,劉世聚和他的技術團隊在2012年以來一直未雨綢繆重視懸鏈線頂燃式熱風爐氮氧化物的排放技術研究,研發并實踐了熱風爐低氮燃燒技術,可有效解決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 mg/Nm3,平均在32.83 mg/Nm33-42.83 mg/Nm3之間,比2019年國家生態環境部規定的超低排放標準200 mg/Nm3減少了78.6%-83.5%。這一成果為熱風爐面臨的達到超低排放而需要高額的脫硝設備投入和高額的運行成本問題,提供了科學的解決方案,受到了煉鐵廠的廣泛歡迎。

豫興公司的超低排放熱風爐低氮燃燒綜合技術,在不投入脫硝治理和不增加成本的條件下,僅從優化熱風爐燃燒技術本身和設備結構性能方面,就能徹底實現有毒有害氣體的超低排放,可顯著降低煉鐵企業投資成本和運行成本,有效保證環保和企業效益。

豫興公司創新研發的這種低氮排放新技術已在企業開花結果。例如,2012年7月10日投產的山西建邦通才3號1860 m3高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐,在當年10月11日實現了月平均1314.7℃的高風溫歷史紀錄,至今沒有被超越。其所采用的就是上述綜合技術(格子磚為常規的30毫米孔徑19孔格子磚)。在其拱頂溫度平均1409℃,拱頂溫度和送風溫度差94攝氏度的狀態下,可使氮氧化物大大減少,因為氮氧化物生成的拱頂溫度為大于1420℃。2013年,北京科技大學教授程樹森的研究小組對該組熱風爐實施了現場測試,測試結果表明,其氮氧化物生成量為83 mg/Nm3(北京科技大學程樹森專業組現場測試結果)。這創造了低氮氧化物生成的歷史紀錄。

2018年6-7月,豫興公司委托有關節能環保部門測試了河北省境內十座高爐(入爐風量3900-6300Nm3/min)配套的30多座豫興懸鏈線頂燃式熱風爐煙氣成分,氮氧化物排放測試排放值均不超過50mg/Nm3,波動在20-45mg/Nm3范圍,這遠遠低于國家現行排放標準200mg/Nm3,創造了我國熱風爐氮氧化物超低排放指標的歷史紀錄。因此,在新一輪產能置換階段,尤其是2017年初至今,河北省境內的2000m3-3000m3高爐配套的56座頂燃式熱風爐,有47座配置了豫興頂燃式熱風爐技術。這47座熱風爐均采用了下列相同設計理念:即其拱頂與熱風出口大墻斷開、拱頂完全支撐在爐殼之上的能使應力分散轉移,其拱頂結構借鑒了熱風爐拱頂設計思想,誕生了將其優化組合后形成的獨立支撐在爐殼之上的創新型頂燃式熱風爐。此舉創造了一項短時間集中采用國產創新型熱風爐的中國歷史紀錄。

豫興懸鏈線頂燃式熱風爐在河北省境內分布最多,尤其是河北省敬業鋼鐵公司僅目前就有38座豫興懸鏈線頂燃式熱風爐長期在高風溫運行。為了測試燃燒狀態下熱風爐的性能,豫興公司測試了河北省敬業鋼鐵公司所用的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐,測試周期為60分鐘的燃燒周期,平均按照每10分鐘測試一次,以平均值為單位計量。測試結果表明,在燃燒狀態下的熱風爐拱頂溫度均在1300℃以下,送風溫度均在1215℃以上,三座高爐熱風爐一個燃燒周期分六次測得的氮氧化物均分別保持在36 mg/Nm3、37 mg/Nm3、33 mg/Nm3、40 mg/Nm3、37 mg/Nm3、37 mg/Nm3,完全低于國家超低排放指標。

從目前情況看,豫興公司頂燃式熱風爐可以使煉鐵廠不用考慮建設脫硝治理設備就能滿足2019年國家生態環境部提出的200 mg/Nm3以下的氮氧化物排放標準。豫興公司熱風爐低氮燃燒綜合技術的成功經驗,為我國煉鐵高爐配套的熱風爐在使用、建設、設計中避免有毒氣體污染環境,實施超低排放,提供了科學的依據,也為煉鐵廠節能降本做了十分有益的貢獻。


金杯銀杯,不如用戶口碑


多年來,豫興公司的頂燃式熱風爐技術,得到行業內許多專家和用戶的稱贊。劉世聚列舉出了下列很多實例:

——國內知名煉鐵專家北京科技大學王筱留教授2019年11月6日在貴陽市召開的大高爐煉鐵年會上說:我親自到山西通才1860m3高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐上考察過,豫興熱風爐的高風溫特性是其它熱風爐無法比擬的,我也曾到河北敬業鋼鐵公司考察過豫興頂燃式熱風爐,我認為豫興熱風爐是頂燃式熱風爐技術中的最好的技術;

——同樣是在這次會議上,我國著名煉鐵專家原鞍山鋼鐵公司副總工程師湯清華說,豫興公司將頂燃式熱風爐拱頂與熱風出口大墻斷開,拱頂砌筑在爐殼上,各自膨脹不受限制,這種結構穩定長壽才能實現長期穩定高風溫;

——中國金屬學會教授級高工王維興教授2014年6月23日在山東江鑫鋼鐵公司豫興熱風爐現場觀摩會上說,中國豫興研發提供了科學穩定的高風溫技術,為中國煉鐵事業發展做出了突出的貢獻;

——2019年10月12日,劉世聚董事長訪問寶鋼湛江鋼鐵公司時,寶鋼湛江鋼鐵公司總經理劉代德指示,組織煉鐵有關專家和技術人員進行熱風爐技術交流討論會,認真探討一下熱風爐技術。


——2020415日在寶鋼湛江鋼鐵公司熱風爐研討會上,中冶賽迪寶鋼湛江項目總設計師文輝正總設計師和張少魁主任設計師說:將拱頂與熱風出口大墻斷開,將集中應力分散轉移吸收,確實比砌筑在熱風出口之上的拱頂結構容錯性大,其依據是在我國上海寶鋼穩定高風溫使用長達34年的新日鐵熱風爐本體結構設計手法。寶鋼湛江煉鐵專家蘇威老師總結說:今天的熱風爐技術探討,劉總和符總非常詳細圖文并茂介紹了熱應力和盲板力產生的原理并經過科學計算,證明了熱風爐燃燒室存在巨大的難以想象的熱應力和盲板力,是損壞熱風出口和爐殼網狀開裂的主要因素之一(圖9);


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圖9  2020年4月15號寶鋼湛江熱風爐技術交流會照片


——河鋼集團樂亭煉鐵工程項目負責人段新民、技術負責人張君生在2017年9月12號組織的多家工程設計院面對面熱風爐技術交流會上指出:將拱頂與熱風出口大墻斷開,是解決熱風爐熱風出口發紅、高溫、拱頂損壞的最有效的方法,河鋼集團樂亭項目采用了豫興四段式頂燃式熱風爐技術;

——河北省縱橫集團董事局主席孫紀木說:我相信劉總和符總是真正做事情是非常敬業的老板和專家,縱橫豐南的熱風爐和中鐵裝備制造熱風爐改造交給豫興設計和改造,劉總和符總一定要做好啊,有人提示我這么多項目且都是大項目交給豫興有很大的風險,但我相信豫興技術和能力能做好;

——山西建邦鋼鐵公司總經理張銳常說:豫興熱風爐風溫高,結構穩定,建邦集團的全部熱風爐均采用豫興熱風爐技術,包括這次山東濟鋼采用的頂燃式熱風爐也優化設計為豫興熱風爐,豫興熱風爐給我們帶來了巨大利益;

——河北澳森鋼鐵公司董事長曹躍斌董事長說:豫興熱風爐技術堪稱一流,我們這幾年收益很大,我不但自己使用,還要和多位鋼鐵企業的董事長、總經理游說讓他們也受益于豫興頂燃式熱風爐技術帶來的低氮節能高風溫效益;

——唐山瑞豐鋼鐵公司副總經理馬玉友、煉鐵廠副廠長高友說:瑞豐北區的3座大高爐9座豫興熱風爐的拱頂和送風溫差只有40℃,這是低氮燃燒和長壽高風溫的亮點;

——唐山金馬鋼鐵公司總經理陳志剛、副總余國斌說:通過技術座談交流,我們認識到熱風爐的損壞主要是巨大無比的熱應力、盲板力造成的。只要解決好熱應力和盲板力,熱風爐就能穩定長壽高風溫;

——唐山東海鋼鐵集團有限公司余建旺總經理和江蘇鑌鑫霍錚副總經理具有相同觀點:懸鏈線拱頂就是一條拉直的鏈條自然松垂形成的自然弧度,倒懸過來就叫懸鏈線,這種結構受力好,結構穩定,長期風溫高,因此東海特鋼和鑌鑫所有的熱風爐都采用了豫興頂燃式熱風爐技術;

——河北敬業鋼鐵集團副總經理李剛說:河北敬業的高爐配套豫興懸鏈線頂燃式熱風爐總數已達38座,敬業對比驗證了豫興熱風爐的高效、高風溫、結構穩定技術,采用豫興熱風爐使我們得到了更高的效益,敬業的高風溫熱風爐爐型選擇是正確的;

——河北澳森鋼鐵公司總經理王炳安說:使用豫興熱風爐,風溫高,結構穩定,排放氮氧化物含量在線監測值為37.5mg/Nm3,環保高效;

——建龍集團山西建龍魏總說:豫興公司承建的山西建龍1號1760m3高爐熱風爐,投產至今風溫在混風30%的情況下實現1250℃,送風初期和送風末期溫差呈零正負狀態波動,5月20日在線監測氮氧化物排放平均值23.4 mg/Nm3,波動在18-30 mg/Nm3,一氧化碳平均26PPM,波動在20-30PPM之間,是低氮環保高風溫技術;

——西門子奧鋼聯專家發來郵件贊賞:考察了河北敬業和山西通才豫興熱風爐,豫興熱風爐的拱頂溫度和送風溫差基本接近,這是豫興熱風爐最大的銷售亮點;

——荷蘭達涅利公司技術中心發來郵件贊賞:達涅利技術中心經過建立豫興熱風爐數模計算得出結論:豫興頂燃式熱風爐不存在脈動燃燒現象,是技術亮點;

——北京科技大學程樹森博士生導師說:懸鏈線拱頂在內燃熱風爐已經成功應用,有良好的穩定性,對在格子磚中均勻分配熱風有重要作用。豫興公司通過創新設計頂燃式熱風爐燃燒器,結合頂燃式熱風爐特點,通過優化改造懸鏈線拱頂結構,將內燃式熱風爐懸鏈線拱頂成功移植頂燃式熱風爐,并成功應用多座大型高爐。這一成果,豐富了熱風爐結構形勢,對實現鋼鐵企業安全、高效、綠色及環保的高質量發展,以及持續推動熱風爐技術進步有重要的社會、經濟及學術價值;

——《煉鐵交流》編輯部主任于君成說:《煉鐵交流》有責任和義務支持宣傳民族工業國產品牌,為國內先進技術民族品牌搭建一個良好的平臺,重視宣傳保護我國自主知識產權是《煉鐵交流》工作者的責任和義務。豫興熱風爐的氮氧化物排放低、一氧化碳排放低、效率高、風溫高,得到國內外用戶和設計院的廣泛認可,我們應該大力弘揚這項成熟節能環保新技術;

——山西通才公司武會卿總工程師曾給劉世聚發微信談到豫興熱風爐時說:中國煉鐵人都應該感謝你這樣有擔當、持之以恒、持續創新、與時俱進的企業家,你給煉鐵界奉獻了一道硬菜,一道大餐;

    劉世聚充滿希望的預言:豫興頂燃式熱風爐前程似錦,我們將在不斷地改進和優化中開拓前進。

 

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