記者 夏杰生
據(jù)6月6日出版的《中國冶金報》報道，河南省豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司（下文簡稱豫興公司）今年再次榮獲中國冶金報社組織評選的“鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈綠色標(biāo)桿企業(yè)”稱號，其創(chuàng)新研發(fā)的專利技術(shù)——熱風(fēng)爐無波動換爐高效轉(zhuǎn)換裝置及控制方法（下文簡稱無波動換爐技術(shù)）首次榮獲“鋼鐵行業(yè)綠色好技術(shù)”殊榮。
豫興公司為何能取得如此成績？帶著這個問題，《中國冶金報》記者采訪了該公司董事長劉世聚、總工程師符政學(xué)、熱風(fēng)爐專家任金喜，以及滄州中鐵裝備制造材料有限公司（下文簡稱中鐵裝備公司）煉鐵廠專家，并得出可喜的結(jié)論。
劉世聚首先言簡意賅地介紹說，高爐熱風(fēng)爐在由燃燒轉(zhuǎn)為送風(fēng)期間，為保證閥門能夠安全啟閉，必須對熱風(fēng)爐進(jìn)行均壓，常規(guī)均壓是通過冷風(fēng)管道上的均壓閥進(jìn)行均壓。由于均壓時分流了部分冷風(fēng)，造成高爐風(fēng)壓、風(fēng)量、爐內(nèi)氣流、透氣性指數(shù)、爐頂壓力等指標(biāo)波動，這樣對高爐的穩(wěn)定運(yùn)行造成破壞。為降低波動，采用均壓閥門小開度、小流量進(jìn)行均壓。這種操作均壓時間非常長，雖然波動減小，但是縮短了熱風(fēng)爐有效燒爐時間，降低了熱風(fēng)爐使用效率。為克服熱風(fēng)爐這種通病，豫興公司組織專業(yè)團(tuán)隊(duì)，通過精心論證及設(shè)計(jì)，研究出獨(dú)特的專利技術(shù)，利用外來氣源進(jìn)行均壓，徹底解決了因?yàn)榫鶋涸斐傻倪\(yùn)行弊端，并且延長了燒爐時間，提高了風(fēng)溫，為高爐穩(wěn)定順行及節(jié)能增效創(chuàng)造了條件。
無波動換爐技術(shù)應(yīng)用迫在眉睫
據(jù)任金喜介紹，山西呂梁建龍實(shí)業(yè)有限公司煉鐵廠（下文簡稱呂梁建龍）1800m3 高爐及其配套的 3 座熱風(fēng)爐，采用“兩燒一送”的工作制度，單爐送風(fēng)時間為45分鐘，高爐熱風(fēng)爐換爐充壓方式為常規(guī)充壓，充壓由冷風(fēng)均壓管利用部分高爐冷風(fēng)進(jìn)行充壓。高爐生產(chǎn)要求充壓時對鼓風(fēng)壓力的影響≤10kPa，為了達(dá)到此目的，充壓閥的開度非常小，一次充壓時長為 14 分鐘，致使換爐時間接近于18分鐘，雖然控制了風(fēng)壓波動≤10kPa，但是極大地縮短了熱風(fēng)爐的蓄熱時間，致使熱風(fēng)爐不能發(fā)揮最佳狀態(tài)，嚴(yán)重制約了高爐節(jié)能降耗的能力。
為改變這種操作弊端，呂梁建龍嘗試采用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行均壓，即鼓風(fēng)機(jī)“定壓送風(fēng)”技術(shù)，但鼓風(fēng)機(jī)“定壓送風(fēng)”技術(shù)弊端也比較多，主要表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：
一是鼓風(fēng)機(jī)正常生產(chǎn)時不能滿負(fù)荷生產(chǎn)，需要一直保留15%-20%的風(fēng)量，滿足均壓時的風(fēng)量增加，但這樣又會降低鼓風(fēng)機(jī)的能效，使風(fēng)機(jī)不能滿負(fù)荷生產(chǎn)。
二是根據(jù)使用效果，采用“定壓送風(fēng)”技術(shù)后，只能將鼓風(fēng)波動控制在10kPa左右，仍然很難完全消除風(fēng)壓、風(fēng)量及爐況波動影響。
三是均壓時間在7分鐘左右，風(fēng)機(jī)控制遲滯，均壓時間較長，操作不靈活。
四是在均壓時風(fēng)機(jī)負(fù)荷提升，容易對機(jī)械及電氣系統(tǒng)造成沖擊，造成電網(wǎng)波動。
五是均壓換爐時間受高爐生產(chǎn)制約，熱風(fēng)爐不能隨時換爐，制約熱風(fēng)爐正常工作。 由于鼓風(fēng)機(jī)“定壓送風(fēng)”技術(shù)存在以上弊端，很多單位已經(jīng)棄用。
綜上所述，采用無波動換爐技術(shù)應(yīng)用迫在眉睫。
專利技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力
據(jù)劉世聚介紹，熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)是豫興公司總工程師符政學(xué)20多年前在《河南冶金》雜志召開的煉鐵會議上提出的大膽設(shè)想，但這一創(chuàng)新火花一直未形成科研成果并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，即一直沒有客戶嘗試使用而擱置至今。近幾年，隨著行業(yè)強(qiáng)化煉鐵的技術(shù)進(jìn)步，對改善高爐鼓風(fēng)壓力波動要求的呼聲越來越高，這一技術(shù)逐漸提上日程。符政學(xué)總工及其技術(shù)團(tuán)隊(duì)走訪客戶進(jìn)行調(diào)查和研究，逐步進(jìn)行了技術(shù)完善，成為新的專利技術(shù)。
該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
一是采用空壓機(jī)的風(fēng)代替鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)，同屬壓縮空氣，充壓介質(zhì)的性質(zhì)沒有發(fā)生改變。
二是這套獨(dú)立充壓系統(tǒng)與高爐的鼓風(fēng)系統(tǒng)分離，投入使用后，達(dá)到了穩(wěn)定高爐爐況、延長燒爐時間，穩(wěn)定和提高風(fēng)溫、降低焦比、節(jié)省煤氣的目的。經(jīng)理論核算，這項(xiàng)獨(dú)立充壓技術(shù)使高爐鼓風(fēng)利用率更高、壓力更穩(wěn)定，綜合分析其使用效果得出，該技術(shù)每年將為山西呂梁建龍煉鐵廠提高效益上千萬元。
符政學(xué)指出：在此之前，熱風(fēng)爐爐內(nèi)充壓是利用高爐鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)，充壓時會造成高爐鼓風(fēng)壓力急劇下降而波動較大，這種波動破壞了高爐內(nèi)W型或倒V型軟熔帶，影響爐況順行；若在出鐵前換爐，操作不當(dāng)會造成風(fēng)口倒灌事故。為減小爐況波動，有的煉鐵廠采用自動控制限流充壓，但充壓時間需要10分鐘-15分鐘，這導(dǎo)致爐況仍有波動，影響產(chǎn)量。
采用豫興公司創(chuàng)新研發(fā)的熱風(fēng)爐無波動換爐專利技術(shù)，充壓時間比應(yīng)用前大大縮短，可以使燒爐時間延長12分鐘以上，高爐鼓風(fēng)風(fēng)壓無波動，穩(wěn)定了高爐內(nèi)W型或倒V型軟熔帶，爐況穩(wěn)定順行，為高爐高產(chǎn)節(jié)能創(chuàng)造了有利條件。該技術(shù)可使熱風(fēng)爐換爐不受高爐值班室的控制，可以按照固定的送風(fēng)、燃燒程序自動換爐，進(jìn)而達(dá)到熱風(fēng)爐無人操作水平。此外，該技術(shù)還能按規(guī)定時間或規(guī)定溫度換爐，不至于將底溫拉得過低，因此穩(wěn)定了熱風(fēng)爐的熱負(fù)荷，有利于延長熱風(fēng)爐的壽命，提高熱風(fēng)爐的送風(fēng)溫度，從而降低高爐燃料消耗。
助熱風(fēng)爐提高風(fēng)溫
據(jù)中鐵裝備公司煉鐵廠專家表示，他們的煉鐵廠熱風(fēng)爐換爐的充壓時間較長，需要12 分鐘-15分鐘。在沒有額外的充壓系統(tǒng)時，如果縮短充壓時間，會使高爐風(fēng)壓和風(fēng)量急劇下降，對高爐爐況造成較大影響；而延長充壓時間，就會占用燒爐時間，影響風(fēng)溫。
這一弊端導(dǎo)致他們煉鐵廠高爐自投產(chǎn)以來，風(fēng)溫一直不理想，平均只有大約1170℃。他們后來了解到山西呂梁建龍1800m3 高爐2022年8月份采用豫興公司專利熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)，取得了不錯的效果，平均風(fēng)溫達(dá)到 1210℃。這一消息使他們感到興奮，遵循耳聽是虛、眼見為實(shí)的原則，中鐵裝備公司委派煉鐵廠設(shè)備部專家在今年3月份看到豫興公司熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)展示的魅力。
呂梁建龍熱風(fēng)爐的單位風(fēng)量換熱面積為35.89m2/Nm3，中鐵裝備熱風(fēng)爐的單位風(fēng)量換熱面積為45.56m2/Nm3，呂梁建龍雖然比中鐵裝備公司熱風(fēng)爐配置參數(shù)低，但其燒爐時間與送風(fēng)時間的比值更高，這意味著呂梁建龍熱風(fēng)爐可以縮短充壓時間，延長燒爐時間，提高熱風(fēng)爐單位周期內(nèi)的蓄熱能力。另外，熱風(fēng)爐換爐不再受高爐生產(chǎn)制約，操作人員可以根據(jù)情況縮短送風(fēng)時間，提高熱風(fēng)爐的工作效率，從而提高送風(fēng)溫度。
熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)前程似錦
事實(shí)證明，呂梁建龍采用無波動換爐系統(tǒng)取得非常好的效果：換爐時間確實(shí)從18分鐘縮短到7分鐘，風(fēng)溫從1170℃提高到1210℃，高爐風(fēng)壓波動從10kPa減少至2kPa以下，為高爐的穩(wěn)定順行創(chuàng)造了有利條件。
這位煉鐵廠專家認(rèn)為，豫興無波動換爐技術(shù)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：
一是延長燒爐時間和縮短換爐時間，提高風(fēng)溫。
二是消除了換爐充壓產(chǎn)生的風(fēng)壓風(fēng)量波動，對高爐爐況順行提供保障。
三是當(dāng)一座熱風(fēng)爐檢修時，使用兩座熱風(fēng)爐一燒一送，盡可能減少風(fēng)溫對高爐生產(chǎn)影響。
四是利用壓縮空氣代替冷風(fēng)進(jìn)行均壓，可以提高高爐產(chǎn)量。
目前，中鐵裝備公司大高爐的風(fēng)溫普遍偏低，一個重要原因就是高爐大修以后，熱風(fēng)爐受到限制；雖然也進(jìn)行了一部分改造，但是蓄熱能力沒有實(shí)質(zhì)性改觀。對比山西呂梁建龍的熱風(fēng)爐蓄熱面積和蓄熱量指標(biāo)，中鐵裝備公司熱風(fēng)爐還略有優(yōu)勢。“通過此次考察，我們堅(jiān)信：熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)是縮短換爐時間和換爐周期，進(jìn)一步提高熱風(fēng)爐的效率，以及提高風(fēng)溫的有效技術(shù)。它對于中鐵裝備公司的高爐生產(chǎn)有很大的參考價值?！?span style="">該煉鐵專家說道。
今年5月13日和22日，中鐵裝備公司以及鞍山寶得鋼鐵有限公司也都分別與豫興公司簽訂了3座2500m3 和1250m3 高爐熱風(fēng)爐采用無波動換爐技術(shù)合同。
目前，已經(jīng)有十多家鋼鐵企業(yè)完成了采用該專利的技術(shù)交流、技術(shù)論證工作，并將該技術(shù)納入其節(jié)能減排、提高風(fēng)溫發(fā)展軌道。隨著形勢的發(fā)展，煉鐵廠面臨節(jié)能環(huán)保、降耗增效的要求會越來越高，采用該技術(shù)的用戶也會越來越多。
不久的將來，豫興熱風(fēng)爐無波動換爐專利技術(shù)將廣泛推廣，成為全國高爐普及配套節(jié)能降耗增效的必備技術(shù)。
圖為國家專利熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)第一發(fā)明人、豫興公司總工程師符政學(xué)（左）與享有煉鐵泰斗稱譽(yù)的北京科技大學(xué)教授王筱留（右）在一起探討技術(shù)。
圖為國家專利熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)第一發(fā)明人、豫興公司總工程師符政學(xué)（右），與豫興公司董事長劉世聚（中），以及豫興公司國貿(mào)部熱風(fēng)爐業(yè)務(wù)經(jīng)理安軍輝（左）在考察訪問臺灣省中鋼公司3600立方米高爐熱風(fēng)爐時合影。
圖為國家專利熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)第一發(fā)明人、豫興公司總工程師符政學(xué)在第十三屆低成本煉鐵技術(shù)研討會上，作關(guān)于熱風(fēng)爐無波動換爐技術(shù)的學(xué)術(shù)報告。
