但凡蒸蒸日上，欣欣向榮的企業(yè)，總有其發(fā)展秘訣。鄭州豫興熱風爐科技有限公司（下文簡稱豫興公司）發(fā)展的秘訣就是“預先”?！邦A”者，事前、超前；“先”者，時間、次序在前的、先進的、走在前頭的，值得推廣和學習的。不久前，中國冶金報社黨委書記兼社長陳玉千以及中國冶金報社副社長熊余平一行借雙方簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議的時機參觀訪問了豫興公司，對其發(fā)展的秘訣“預先”有了深切感受。

　　1984年畢業(yè)于有“鋼鐵搖籃”稱譽的北京科技大學的陳玉千，從畢業(yè)至今37年一直在冶金行業(yè)工作，堪稱行業(yè)專家。他帶領《中國冶金報》采訪組與豫興公司董事長劉世聚、總經(jīng)理劉力銘邊參觀邊就發(fā)展理念與科技創(chuàng)新等話題進行了深入溝通探討。

　　敢為天下先：抗熱震磚稱雄全球大型高爐

　　《中國冶金報》采訪組：我國“十四五”期間，鋼鐵工業(yè)的重點任務之一就是要提升綠色低碳發(fā)展的科技創(chuàng)新能力。大力推廣應用高效先進適用的節(jié)能環(huán)保工藝技術裝備，更大范圍地推進超低排放改造，進一步提升節(jié)能環(huán)保水平；積極推動低碳冶金技術的研發(fā)與應用，在“碳達峰”“碳中和”目標的約束下，引領世界鋼鐵工業(yè)科技發(fā)展潮流、保持鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展能力。豫興人是秉承怎樣的理念來引領行業(yè)技術進步和產(chǎn)品研發(fā)的？

　　劉世聚：我公司自成立以來正是按照您闡述的這種理念運作，終使企業(yè)由小變大、由弱變強的。豫興人一共榮獲180多項與耐材和熱風爐相關的國家發(fā)明專利和實用新型專利。到目前為止，全世界共有618座新型豫興熱風爐在運行。更引以為豪的是我公司目前擁有在全國乃至全世界獨領風騷的4項先進技術成果。這也是我公司實現(xiàn)跨越式發(fā)展的關鍵成果。

　　具體而言，我公司樹立以質(zhì)量為生存之本，敢為天下先的思想理念，在耐材產(chǎn)品研發(fā)中，做到人無我有，人有我優(yōu)，研發(fā)的抗熱震磚這一惠及全球的產(chǎn)品技術成果至今未被行業(yè)所超越。

　　當年，俄羅斯卡魯金公司委托豫興公司負責研制代號為HRK的卡魯金頂燃式熱風爐抗熱震制品。豫興人百折不撓，經(jīng)歷數(shù)以千次的調(diào)整工藝和配比，反復實驗研究和驗證，終于研制出符合俄方要求的HRK抗熱震制品。該制品不僅在性能質(zhì)量上滿足俄方要求，還取得了在1100℃熱風溫條件下抗100次破壞試驗不損壞的驚人效果。為此，卡魯金公司總裁卡魯金先生親自到我公司查看和了解了HRK的工藝制作、檢驗測試情況，并現(xiàn)場取樣送俄羅斯烏拉爾工業(yè)大學，按照俄羅斯國家標準，進行在1300℃熱風溫條件下的抗破壞試驗，同樣取得了抗170次破壞試驗不損傷的效果。此后，卡魯金先生毫不猶豫地將豫興公司研發(fā)的HRK制品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等全世界所有的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抗震制品及其工藝技術，至今還沒有被國際上任何一家耐材公司所超越。目前，國內(nèi)外所有的大型高爐配套的卡魯金頂燃式熱風爐無一例外都采用了豫興人的這一專利技術和產(chǎn)品，在世界耐火材料領域詮釋了什么是“中國創(chuàng)造”。

　　高瞻遠矚：1314℃高風溫紀錄至今未被超越

　　《中國冶金報》采訪組：如果熱風爐風溫提高100℃，會使風口理論燃燒溫度提高60℃，有效補償因噴煤引起的風口理論燃燒溫度降低。風溫提高100℃，噸鐵可以降低焦比20kg/t～40kg/t，允許多噴煤粉約35kg/t。多噴煤粉具有明顯的節(jié)能效果，還可以降低煉鐵生產(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。您是怎樣看待風溫問題的？

　　劉世聚：您說得不錯！熱風爐實現(xiàn)1300℃以上高風溫，是我國煉鐵科技工作者和煉鐵專家多年的夢想。因為高風溫提供給高爐冶煉用能量的五分之一。它是依靠燃燒約40%高爐煤氣所獲得的，煤氣在企業(yè)內(nèi)得到充分利用，有力地促進了鋼鐵企業(yè)能源利用效率的提高。

　　早在2008年國家建設部公布的《高爐煉鐵工藝設計規(guī)范》要求，新建或改造的熱風爐要能夠提供1200℃以上的高風溫，其壽命要在20年～25年。目前，我國熱風爐壽命大多數(shù)短于10年，一些鑄造高爐的熱風爐壽命甚至短于5年。這些熱風爐大多難以提供高風溫，風溫水平大多數(shù)保持在1050℃～1200℃之間，對企業(yè)節(jié)能減排和降低生產(chǎn)成本十分不利。

　　《中國冶金報》采訪組：豫興的熱風爐風溫最高達到了多少？核心技術是什么？

　　劉世聚：凡事預則立，不預則廢！早在9年前，豫興人就創(chuàng)新研發(fā)出了榮獲國家專利的熱風爐高風溫技術成果，并敢于做第一個吃螃蟹者。將其成功應用于山西建邦鋼鐵集團通才工貿(mào)公司新建1860m3高爐配套的4座豫興懸鏈線頂燃式熱風爐上，2012年10月份、11月份實現(xiàn)了兩個月平均風溫為1314℃，創(chuàng)造了中國熱風爐高風溫歷史奇跡，達世界先進水平。這一高風溫技術至今未被國內(nèi)高爐配套的熱風爐超越。

　　這幾座熱風爐的最核心技術是：燃燒器置于拱頂拱角的下部，利用熱風爐蓄熱室大墻的外圍和拱角下部的非高溫工作的低溫區(qū)域環(huán)形均布的煤氣、空氣噴嘴交錯上噴實現(xiàn)混合燃燒。其優(yōu)點是拱頂空間大，氣流避開對拱頂內(nèi)襯的沖刷，混合燃燒形成的火焰長，氣體混合充分，燃燒的高溫區(qū)結構對稱，溫度區(qū)間分明，燃燒室中心是高強度高溫燃燒區(qū)，并使煙氣流場分布均勻，提高了格子磚的熱利用率，風溫得到了有效提高。

　　獨辟蹊徑：懸鏈線頂燃式、四段式熱風爐風靡全國

　　《中國冶金報》采訪組：我們在考察豫興熱風爐熱態(tài)冷態(tài)實驗測試室時您說，這個實驗測試室為豫興四段式、懸鏈線頂燃式熱風爐設計提供了科學的依據(jù)，對這兩種創(chuàng)新爐型熱風爐的發(fā)展功不可沒。那么，四段式、懸鏈線頂燃式豫興熱風爐有何特點？

　　劉世聚：豫興四段式和懸鏈線頂燃式熱風爐全部采用的是熱風出口直段與拱頂斷開技術。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移至爐殼之上，使拱頂和熱風出口直段結構雙穩(wěn)定，可以長期穩(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)應用實踐證明，該熱風爐完全可以實現(xiàn)長期高風溫運行。

　　目前，很多煉鐵廠都將其非頂燃式熱風爐改造成豫興型懸鏈線頂燃式熱風爐或者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

　　《中國冶金報》采訪組：《中國冶金報》曾發(fā)表報道介紹山西建龍熱風爐低氮燃燒技術。文中提到，豫興公司委托權威部門測試的十幾座大型高爐配套的豫興熱風爐統(tǒng)計表格中，氮氧化物含量均沒有超過每立方米45毫克。這是個很先進的指標。目前熱風爐氮氧化物超低排放是綠色低碳發(fā)展的要求。請問豫興熱風爐為什么氮氧化物都能控制在每立方米20毫克~45毫克，采取什么技術，什么原理？

　　劉世聚： 2019年生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會、財政部、工業(yè)和信息化部、交通運輸部五部委聯(lián)合下發(fā)環(huán)大氣〔2019〕35號文件，對煉鐵熱風爐制定了超低排放標準，并于2019年4月份施行。新標準要求除燒結機機頭、球團焙燒煙氣之外的污染源排放中的氮氧化物、二氧化硫、粉塵顆粒物指標低于200毫克/立方米、50毫克/立方米、10毫克/立方米。為了達標，鋼鐵企業(yè)紛紛耗巨資安裝了專業(yè)的脫硫脫硝除塵設備，這大大增加了企業(yè)生產(chǎn)運行成本。

　　當前，實現(xiàn)碳達峰、碳中和宏偉目標的口號響徹華夏大地，然而，早在十多年前，“雙碳”意識就深深根植在豫興人腦海里?！盁掕F人遇到的環(huán)保難題，就是豫興人研發(fā)的課題”，為用戶排憂解難，豫興人責無旁貸。我們在熱風爐氮氧化物的排放技術研究上下功夫，研發(fā)并實踐了低氮燃燒技術，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，平均在32.83毫克/立方米～42.83毫克/立方米之間，比2019年國家生態(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%。這一成果為熱風爐面臨的達到超低排放而需要高額的設備投入和高額的運行成本問題，提供了科學的解決方案，受到了煉鐵廠的歡迎。

　　劉世聚：我公司的超低排放熱風爐低氮燃燒綜合技術，可在不投入脫硝治理設備和不增加成本、不降低風溫的條件下，僅從優(yōu)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(xiàn)有毒有害氣體的超低排放，可顯著降低煉鐵企業(yè)投資成本和運行成本，有效保證環(huán)保達標和企業(yè)效益。這對煉鐵企業(yè)來說，是一場減輕環(huán)保壓力降本增效的“及時雨”。 我公司低氮綠色熱風爐的綜合技術特點是：主要采用低氮燃燒器技術和孔孔互通高效格子磚技術，格子磚的孔孔互通可以使煙氣流場和冷風流場實施自行調(diào)節(jié)，提高格子磚的利用率，送風初期和送風末期的溫差縮小到50℃左右，采用這樣的綜合技術來實現(xiàn)氮氧化物超低排放。

　　我公司創(chuàng)新研發(fā)的熱風爐燃燒器采用的是環(huán)形均布的煤氣和空氣噴嘴交錯排列上噴混合燃燒的多孔低氮燃燒技術，和懸鏈線拱頂最佳組合，煤氣和空氣快速上噴過程中對沒有混合部分的煤氣和空氣進行輻射高溫預熱，氣流上噴到拱頂部位折返形成渦流和上噴的煤氣形成了頂部激烈旋流，渦流和旋流使煤氣和空氣快速激烈混合，完全燃燒，在過剩空氣系數(shù)為1.02~1.05之間燃盡，簡而言之就是帶進熱風爐內(nèi)的有氧空氣量少，比其他頂燃式熱風爐的空氣過剩系數(shù)1.1~1.2要少得多，折返的高溫煙氣體積急劇膨脹，可使煙氣流分布均勻，加之孔孔互通格子磚的自行調(diào)節(jié)，這一系列綜合作用使得熱風爐拱頂溫度和送風溫差小于50℃，而傳統(tǒng)頂燃式熱風爐的拱頂溫度和送風溫差則在120℃~150℃，如實現(xiàn)1250℃風溫，其拱頂溫度就要高達到1400℃，氮氧化物的生成量在100毫克每立方米~300毫克每立方米之間，當拱頂溫度達到1420℃以上時，氮氧化物生成量呈直線上升?？梢哉f，豫興頂燃式熱風爐氮氧化物能實現(xiàn)超低排放的原因是高效率低氮燃燒技術和格子磚的有效結合，也是流場自行調(diào)節(jié)、渦流、旋流、預熱綜合技術的結果。

　　《中國冶金報》采訪組：科學研究是無止境的，在實現(xiàn)“雙碳”目標的新征程中，豫興人還有哪些新的思路和打算？

　　劉世聚：我們正緊鑼密鼓研發(fā)如何降低熱風爐二氧化碳排放這一課題。這是我公司熱風爐低氮排放技術開發(fā)成功并廣泛推廣應用之后的又一重大環(huán)保研發(fā)課題。早在2011年，以公司總工程師符政學為首的研發(fā)團隊就開展了這一課題研發(fā)并取得理論成果，并在當年召開的全國低碳煉鐵研討會宣讀，在會議文集中刊登。2020年末，豫興人已經(jīng)與建邦鋼鐵集團山西通才工貿(mào)公司召開論證研討會，討論該技術在其熱風爐上實施的可行性。但由于疫情和自然災害，使該技術實施推遲。目前，豫興人又有了新的熱風爐減碳技術成果充實在該研究之中，按照該研究成果的理論結果推算，完全可以實現(xiàn)熱風爐二氧化碳零排放，同時也實現(xiàn)了二氧化硫在高溫風口區(qū)域超微量分解排放，實現(xiàn)燃料比降低180千克每噸～200千克每噸，從而為煉鐵工序創(chuàng)造出更大的環(huán)保和經(jīng)濟效益。豫興人力爭在短期內(nèi)將這一成果從中試階段轉向工業(yè)化應用。就在最近，豫興人將這一研發(fā)成果申報了國家發(fā)明專利。

　　《中國冶金報》采訪組：豫興因“預”而“先”，因“先”而“興”，值得點贊。熱風爐氮氧化物排放量生成少，煙氣量同樣少，二氧化碳排放同樣低，符合“碳中和”“碳達峰”目標的綠色環(huán)保要求，相信具有廣闊的應用前景。

（《中國冶金報》采訪組：陳玉千、熊余平、夏杰生）

圖為《中國冶金報》采訪組一行人（左三為陳玉千社長、左二為熊余平副社長）與豫興公司董事長劉世聚（右一）、總經(jīng)理劉力銘（左一）邊參觀邊就發(fā)展理念與科技創(chuàng)新等話題，進行深入溝通探討。

河北某鋼鐵公司建成投產(chǎn)的2000m3高爐配套的豫興低氮懸鏈線頂燃式熱風爐，（送風溫度控制在1250，經(jīng)測試其氮氧化物讓排放小于30毫克/立方米）。