目前鋼材市場不容樂觀，在最近一段時間，噸鋼價格下跌數百元，甚至出現鋼企虧損現象。在實現熱風爐高風溫高產
、低氮環保的同時，降低噸鐵煤氣消耗量，是企業降本增效的一個關注點。最近，河南省豫興熱風爐工程技術有限公司（下文簡稱豫興公司），綜合多年的設計實踐，進一步創新研發的超低煤氣消耗頂燃式熱風爐技術，在山東永鋒鋼鐵1號
、2號高爐5月份全月噸鐵消耗煤氣平均為322.2m3，以及秦皇島宏興鋼鐵有限公司2號
、3號高爐5月份全月噸鐵消耗煤氣分別為402m3、338m3

、兩爐平均為370m3的豫興頂燃式熱風爐上的應用實踐，同樣具有廣闊的發展前景和良好節能增效效果，廣泛推廣意義十分重大。

　　山東永鋒臨港有限公司臨港先進優特鋼產業基地（簡稱永鋒臨港鋼鐵）一期工程1號、2號高爐，各配套使用4座豫興公司優化改進的超低節能懸鏈線頂燃式熱風爐（見表1）。

　　其設計風溫為1250℃，設計拱頂溫度為1350℃，單爐送風60分鍾。兩套熱風爐都在使用單一高爐煤氣
，在富氧7%條件下，實現了拱頂溫度1300℃、風溫1250℃穩定輸出，5月份全月噸鐵煤氣消耗322.2m3。其中，在同等煤氣熱值條件下，比永鋒鋼鐵公司其它3座1080m3高爐小帽子頂燃式熱風爐噸鐵煤氣消耗462.6m3月平均節約煤氣140.4m3，煤氣節約率為30.3%。

　　秦皇島宏興鋼鐵有限公司2號、3號高爐分別配套的3座超低節能優化改進型懸鏈線頂燃式熱風爐（見表2），設計風溫為1250℃
，設計拱頂溫度為1350℃，單爐送風60分鍾。兩套熱風爐都在使用單一高爐煤氣，煤氣熱值為3000千焦
，富氧6%條件下
，實現了風溫1215℃~1220℃穩定輸出

，據統計5月份全月噸鐵煤氣消耗分別為402m3
、338m3。在同等煤氣熱值條件下
，噸鐵煤氣消耗比1號1080m3高爐引進的頂燃式熱風爐噸鐵平均消耗煤氣500m3指標分別節省了98m3、162m3，節省率為19.6%、32.4% 。

　　這兩家鋼鐵公司的熱風爐在生產實踐中為何能取得如此驕人業績
？這與懸鏈線拱頂結構、足夠的混合燃燒空間、上噴旋流渦流大功率燃燒技術、爐內自身輻射預熱
、調節雙流孔孔互通高效格子磚存在密切的因果關係。豫興公司董事長劉世聚開誠布公地道出了其中的奧秘。

　　熱風爐汙染物主要由二氧化碳
、氮dan氧yang化hua物wu和he硫liu化hua物wu組zu成cheng。在zai減jian少shao硫liu化hua物wu排pai放fang方fang麵mian
，采cai用yong脫tuo硫liu設she備bei已yi經jing解jie決jue了le問wen題ti。但dan要yao實shi現xian低di二er氧yang化hua碳tan排pai放fang目mu標biao，也ye就jiu意yi味wei著zhe熱re風feng爐lu需xu要yao通tong過guo提ti高gao高gao爐lu煤mei氣qi的de燃ran燒shao質zhi量liang來lai增zeng加jia燃ran燒shao熱re值zhi，而er非fei僅jin通tong過guo增zeng加jia高gao爐lu煤mei氣qi的de數shu量liang來lai增zeng加jia燃ran燒shao熱re值zhi。也ye就jiu是shi說shuo必bi須xu要yao提ti高gao熱re風feng爐lu的de燃ran燒shao性xing能neng，確que保bao高gao爐lu煤mei氣qi燃ran燒shao充chong分fen來lai解jie決jue。當dang然ran，熱re風feng爐lu燃ran燒shao消xiao耗hao煤mei氣qi量liang多duo少shao與yu風feng溫wen基ji本ben是shi成cheng正zheng比bi例li的de。但dan熱re風feng爐lu除chu了le煤mei氣qi熱re值zhi質zhi量liang高gao之zhi外wai，熱re風feng爐lu的de燃ran燒shao器qi設she計ji、效率、燃燒功率、混(hun)合(he)燃(ran)燒(shao)是(shi)否(fou)均(jun)勻(yun)完(wan)全(quan)


，以(yi)及(ji)熱(re)風(feng)爐(lu)的(de)煙(yan)氣(qi)流(liu)場(chang)分(fen)布(bu)和(he)冷(leng)風(feng)流(liu)場(chang)分(fen)布(bu)能(neng)否(fou)提(ti)高(gao)蓄(xu)熱(re)換(huan)熱(re)性(xing)，是(shi)決(jue)定(ding)煤(mei)氣(qi)消(xiao)耗(hao)量(liang)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，熱(re)風(feng)爐(lu)中(zhong)氮(dan)氧(yang)化(hua)物(wu)生(sheng)成(cheng)與(yu)溫(wen)度(du)有(you)較(jiao)大(da)關(guan)係(xi)，國(guo)際(ji)常(chang)規(gui)判(pan)斷(duan)氮(dan)氧(yang)化(hua)物(wu)生(sheng)成(cheng)量(liang)的(de)方(fang)法(fa)
，是(shi)看(kan)熱(re)風(feng)爐(lu)拱(gong)頂(ding)溫(wen)度(du)的(de)高(gao)低(di)來(lai)確(que)定(ding)氮(dan)氧(yang)化(hua)物(wu)的(de)高(gao)低(di)。

　　當拱頂溫度低於1420℃時，氮氧化物產生量比較緩慢且少
；但當拱頂溫度大於1420℃時，其氮氧化物生成量就會成指數級上升
；ruoyaojianshaodanyanghuawupaifangliang，jiuyaojinkenengdishirefenglugongdingwendudi，erqiehaiyaobaozhengjiaogaodefengwen。gongdingwenduhesongfengwenduchayuexiao
，refengluxingnengjiuyuehao。

　　目前頂燃式熱風爐的拱頂溫度與送風溫差均徘徊在120℃左右，甚至性能差點的在150℃左右。這樣的熱風爐拱頂溫度必須控製在1400℃或者1380℃。而豫興熱風爐的拱頂溫度和送風溫差在50℃左右，實現1250℃風溫，拱頂溫度也隻有1300℃。依yi據ju國guo際ji通tong用yong的de拱gong頂ding溫wen度du與yu氮dan氧yang化hua物wu生sheng成cheng量liang坐zuo標biao曲qu線xian，提ti高gao高gao爐lu煤mei氣qi理li論lun燃ran燒shao溫wen度du和he熱re風feng爐lu燃ran燒shao器qi性xing能neng蓄xu熱re換huan熱re性xing能neng，是shi實shi現xian高gao風feng溫wen最zui方fang便bian、有效的途徑。熱風爐的高風溫與熱風爐的性能
、效率、蓄熱換熱性能密切相關
，提高熱風爐性能和降低拱頂溫度，縮小送風溫差就可降低氮氧化物排放。

　　具體到熱風爐設計上
，要實現熱風爐的高風溫
、低煤氣消耗、低氮氧化物排放，就是要提高熱風爐的燃燒性能和換熱性能。具體實現途徑如下：

　　gaowenyanqiliuchanghelengfengliuchangzaixureshihengduanmianshangfenbudejunyunxing，jiangzhijieyingxiangxureshineidexurehuanre
，yanjiubiaoming

，tongguogaishangaowenyanqiliuchanghelengfengliuchangzaixureshiduanmianshangfenbudejunyunxingkeyigaishanrefengluneiderejiaohuanxiaoguo，xureliangkeyizengqiang，congerkeyijiangfengwentigao15℃~30℃。

　　三是增加熱風爐換爐次數縮短工作周期。

　　永(yong)鋒(feng)臨(lin)港(gang)鋼(gang)鐵(tie)熱(re)風(feng)爐(lu)和(he)秦(qin)皇(huang)島(dao)宏(hong)興(xing)鋼(gang)鐵(tie)有(you)限(xian)公(gong)司(si)熱(re)風(feng)爐(lu)正(zheng)是(shi)根(gen)據(ju)上(shang)述(shu)理(li)論(lun)實(shi)踐(jian)指(zhi)導(dao)，才(cai)終(zhong)於(yu)實(shi)現(xian)了(le)上(shang)述(shu)矛(mao)盾(dun)體(ti)的(de)對(dui)立(li)統(tong)一(yi)，將(jiang)熱(re)風(feng)爐(lu)拱(gong)頂(ding)溫(wen)度(du)與(yu)鼓(gu)風(feng)溫(wen)度(du)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)值(zhi)縮(suo)小(xiao)到(dao)50℃左右，通過優化混合燃燒噴嘴結構強化均勻混合
、加大混合燃燒空間實現真正的完全燃燒
、優化格子磚結構提高格子磚利用率，強化蓄熱換熱性能，從而實現了熱風爐高風溫、低氮氧化物排放、低煤氣消耗等多重目標的。

　　在zai相xiang同tong風feng量liang情qing況kuang下xia
，懸xuan鏈lian線xian拱gong頂ding本ben就jiu擁yong有you更geng加jia充chong裕yu的de燃ran燒shao空kong間jian，空kong間jian內nei的de煙yan氣qi分fen布bu優you於yu其qi他ta形xing狀zhuang的de熱re風feng爐lu拱gong頂ding結jie構gou，而er且qie是shi目mu前qian已yi有you的de熱re風feng爐lu拱gong頂ding結jie構gou受shou力li最zui合he理li、最穩定長壽的結構。國際曆史資料記載
，其懸鏈線拱頂壽命可達50年～60年。

　　首鋼科學家張福明及其團隊在2015年(nian)申(shen)報(bao)國(guo)家(jia)專(zhuan)利(li)時(shi)，把(ba)錐(zhui)形(xing)拱(gong)頂(ding)結(jie)構(gou)優(you)化(hua)為(wei)懸(xuan)鏈(lian)線(xian)擬(ni)合(he)結(jie)構(gou)，並(bing)把(ba)砌(qi)築(zhu)在(zai)熱(re)風(feng)出(chu)口(kou)之(zhi)上(shang)的(de)錐(zhui)形(xing)拱(gong)頂(ding)實(shi)施(shi)了(le)分(fen)離(li)
，形(xing)成(cheng)了(le)懸(xuan)鏈(lian)線(xian)擬(ni)合(he)四(si)段(duan)式(shi)小(xiao)帽(mao)子(zi)頂(ding)燃(ran)式(shi)熱(re)風(feng)爐(lu)專(zhuan)利(li)
，采(cai)用(yong)這(zhe)樣(yang)的(de)結(jie)構(gou)可(ke)解(jie)決(jue)耐(nai)材(cai)襯(chen)應(ying)力(li)損(sun)壞(huai)和(he)熱(re)風(feng)出(chu)口(kou)損(sun)壞(huai)，爐(lu)殼(ke)受(shou)力(li)開(kai)裂(lie)等(deng)結(jie)構(gou)缺(que)陷(xian)。利(li)用(yong)這(zhe)一(yi)突(tu)出(chu)特(te)點(dian)，為(wei)實(shi)現(xian)煤(mei)氣(qi)超(chao)低(di)消(xiao)耗(hao)，永(yong)鋒(feng)臨(lin)港(gang)鋼(gang)鐵(tie)科(ke)學(xue)核(he)算(suan)煤(mei)氣(qi)和(he)空(kong)氣(qi)混(hun)合(he)燃(ran)燒(shao)高(gao)溫(wen)火(huo)焰(yan)在(zai)燃(ran)燒(shao)室(shi)混(hun)合(he)燃(ran)燒(shao)運(yun)行(xing)距(ju)離(li)、運行速度、煙氣運行壓力、空氣過剩係數、煤氣和空氣燃燒量，以及由此混合燃燒產生的煙氣量，使需要總燃燒混合空間容積大於燃燒產生的煙氣體積10%~30%，實現煙氣進入格子磚床麵前全部燃燒的目的。

　　經計算其熱風爐燃燒室燃燒產生的煙氣體積約等於268m3

，據此推算出熱風爐燃燒室混合燃燒空間約需322m3（空間大，外表麵散熱麵積大，需要強化保溫來抵消），據此確定其熱風爐燃燒室直徑為7.8m

，燃燒室高度10.1m來實現煤氣和空氣在足夠大的燃燒室空間實現旋流渦流預熱混合完全燃燒。

　　weitigaofengwenhejiangdidanyanghuawupaifang，qirefenglutongguoxuanlianxiangongdingyuanzhuangzaigongdingjijiaobuweidehuanxingranshaoqigongtongzuoyongjinyibugaishanranshaoshideyanqiliuchangfenbuzhuangtai
，suoxiaogongdingwenduyusongfengwenduzhijiandechazhi。qiranshaoshigaowenqujiegouduicheng、溫度區間分明、熱效率高
、拱頂和燃燒室底部（即蓄熱室床麵上平麵）溫差小。燃燒室底部（即蓄熱室上部）高(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)流(liu)速(su)分(fen)布(bu)均(jun)勻(yun)，由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)燃(ran)燒(shao)和(he)懸(xuan)鏈(lian)線(xian)流(liu)線(xian)結(jie)構(gou)及(ji)空(kong)間(jian)的(de)有(you)效(xiao)結(jie)合(he)模(mo)式(shi)使(shi)相(xiang)當(dang)量(liang)下(xia)降(jiang)氣(qi)流(liu)加(jia)入(ru)上(shang)升(sheng)氣(qi)流(liu)中(zhong)，淡(dan)化(hua)了(le)高(gao)溫(wen)區(qu)燃(ran)氣(qi)和(he)空(kong)氣(qi)濃(nong)度(du)從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)上(shang)升(sheng)氣(qi)流(liu)溫(wen)度(du)，拉(la)長(chang)了(le)火(huo)焰(yan)，使(shi)高(gao)向(xiang)加(jia)熱(re)更(geng)加(jia)均(jun)勻(yun)，具(ju)備(bei)了(le)低(di)氮(dan)燃(ran)燒(shao)器(qi)廢(fei)氣(qi)循(xun)環(huan)特(te)征(zheng)，降(jiang)低(di)了(le)氮(dan)氧(yang)化(hua)物(wu)排(pai)放(fang)
，提(ti)高(gao)了(le)熱(re)風(feng)爐(lu)換(huan)熱(re)效(xiao)率(lv)，縮(suo)小(xiao)了(le)拱(gong)頂(ding)溫(wen)度(du)與(yu)送(song)風(feng)溫(wen)度(du)差(cha)值(zhi)，有(you)效(xiao)提(ti)高(gao)了(le)熱(re)風(feng)爐(lu)送(song)風(feng)風(feng)溫(wen)。

　　gairefenglucaiyongmeiqiyukongqijiaocuobuzhiduichongshangpendegezhashitaocihuanxingranshaoqijiegou。zhezhongranshaoqidepenzuishezhizaixureshidaqiangwaiweidezhouxiang，quebaoyouzugoudadekongjianbuzhipenzui
；煤氣和空氣采用優化型低氮燃燒噴嘴，噴嘴口徑縮小；環向設計的煤氣噴嘴和空氣噴嘴數量更多
，火焰更短、燃燒更完全。這樣設計，一方麵有利於使煤氣和空氣充分實施小股流分割預混
；另一方麵也能使煤氣和空氣的流量更大
，從而實現燃燒器的大功率燃燒

，為實現高風溫、低煤氣消耗打下基礎。

　　該gai熱re風feng爐lu使shi用yong的de燃ran燒shao器qi是shi介jie於yu長chang焰yan型xing和he無wu焰yan型xing之zhi間jian的de渦wo流liu旋xuan流liu短duan焰yan上shang噴pen特te殊shu混hun合he模mo式shi

，也ye就jiu是shi煤mei氣qi和he空kong氣qi從cong噴pen口kou噴pen出chu後hou再zai預yu混hun的de混hun合he模mo式shi。這zhe種zhong燃ran燒shao器qi的de煤mei氣qi和he空kong氣qi噴pen嘴zui是shi交jiao錯cuo布bu置zhi並bing帶dai有you45度～60度的對衝上噴角度
，其主要目的是利用燃燒室中心的高強度火焰輻射預熱剛剛噴出的煤氣和空氣（也就是說煤氣和空氣在進入渦流區域前就吸收燃燒室中心高溫輻射傳來的熱，之後再進行混合）。

　　一方麵，這樣的結構設計使得燃燒室中心的高溫煙氣會首先對速度設定為25m/s~40m/s的空氣和煤氣實施自身輻射預熱
；之後這兩種氣體上噴一定高度再折返形成了渦流，兩種預混氣體進入渦流區域自行混合

，形成煤氣和空氣第一次初混狀態。

　　另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)這(zhe)種(zhong)燃(ran)燒(shao)器(qi)經(jing)過(guo)合(he)理(li)設(she)計(ji)的(de)噴(pen)嘴(zui)角(jiao)度(du)會(hui)形(xing)成(cheng)兩(liang)股(gu)氣(qi)流(liu)對(dui)衝(chong)，噴(pen)嘴(zui)噴(pen)出(chu)的(de)煤(mei)氣(qi)和(he)空(kong)氣(qi)之(zhi)間(jian)的(de)動(dong)能(neng)差(cha)異(yi)，使(shi)得(de)煤(mei)氣(qi)氣(qi)流(liu)的(de)大(da)動(dong)能(neng)強(qiang)製(zhi)壓(ya)偏(pian)空(kong)氣(qi)流(liu)從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)旋(xuan)流(liu)。這(zhe)股(gu)旋(xuan)流(liu)彙(hui)聚(ju)到(dao)逐(zhu)漸(jian)收(shou)縮(suo)的(de)懸(xuan)鏈(lian)線(xian)拱(gong)頂(ding)，隨(sui)著(zhe)空(kong)間(jian)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao)
，當(dang)到(dao)頂(ding)部(bu)時(shi)旋(xuan)流(liu)達(da)到(dao)最(zui)激(ji)烈(lie)狀(zhuang)態(tai)，形(xing)成(cheng)了(le)第(di)二(er)次(ci)強(qiang)烈(lie)的(de)旋(xuan)流(liu)混(hun)合(he)。通(tong)過(guo)兩(liang)次(ci)混(hun)合(he)不(bu)僅(jin)使(shi)煤(mei)氣(qi)與(yu)空(kong)氣(qi)混(hun)合(he)得(de)更(geng)加(jia)均(jun)勻(yun)、充分，有效保證了煤氣的充分燃燒
、降低了煤氣消耗量；dangranshaohoudeyanqizhefansuizhelabazhuangdexuanlianxiangongdingjiegouzishangerxia，shiyanqitongdaozhujiankuoda，bingzhujianjianruo，zhixureshichuangmianshiliuchangquyujunyunfenbu，shidegaowenyanqiduigezizhuandejiaregengjiajunyun，dadaotigaogezizhuanliyonglv，congerjinyibutigaorefenglufengwendemude。yongfenggangtiegongsihehongxinggangtiegongsiderefenglutongguoshiyongshangpenyure、渦流
、旋流和多噴嘴及足夠流線懸鏈線的空間的綜合性能設置，使進入燃燒室的空氣過量係數降低
，提高了風溫、降低了煤氣消耗。

　　豫興公司發明的19孔25mm格子磚結構填補了國內外僅有19孔30mm孔徑格子磚和20mm孔徑37mm格子磚技術的空白，19孔25mm格子磚結構的換熱麵積高達55.68m2
，比19孔30mm格子磚結構的換熱麵積48.51m2提高了14.8%
，25mm孔孔互通格子磚技術優化了傳統熱風爐蓄熱室格子磚形狀，解決了普通格子磚格孔錯台、錯位影響氣流通過的弊端。

　　19孔格子磚底部設計有15mm深的聯接底部橫向18格孔的聯通凹槽
，當氣流通過格磚的19個孔徑時
，由於流體的阻力和壓力的作用

，讓18個(ge)凹(ao)槽(cao)區(qu)域(yu)孔(kong)孔(kong)互(hu)通(tong)
，致(zhi)使(shi)氣(qi)流(liu)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)，對(dui)於(yu)整(zheng)個(ge)蓄(xu)熱(re)室(shi)，就(jiu)形(xing)成(cheng)了(le)互(hu)聯(lian)互(hu)通(tong)的(de)均(jun)壓(ya)均(jun)流(liu)自(zi)行(xing)調(tiao)節(jie)蓄(xu)熱(re)室(shi)煙(yan)氣(qi)流(liu)場(chang)和(he)冷(leng)風(feng)流(liu)場(chang)，提(ti)高(gao)了(le)熱(re)風(feng)爐(lu)換(huan)熱(re)效(xiao)率(lv)
，格(ge)子(zi)磚(zhuan)使(shi)用(yong)效(xiao)率(lv)由(you)原(yuan)來(lai)的(de)83.5%提高到88.41%，提高了5.8%，縮小了熱風爐拱頂溫度與送風溫度之間的差值，拱頂溫度由原來的1380℃~1420℃降低到現在的1300℃~1320℃
，拱頂溫度降低了5.7%~7%
，拱頂溫度與送風溫差由原來的150℃左右降低到現在的50℃左右。拱頂溫度與送風溫差縮小了66.7%，格子磚這些重要參數在提高熱風爐效率、提高風溫、降低煤氣消耗，減少送風溫度與降低氮氧化物排放中發揮了關鍵作用。

　　永鋒鋼鐵和秦皇島宏興鋼鐵公司豫興熱風爐就是通過這些特殊的結構和性能來實現高效生產、高風溫的
；實現了氮氧化物低於50mg/m3的超低排放，尤其是噸鐵煤氣超低消耗均為322.9m3~370m3，創造了中國煉鐵曆史紀錄
；比傳統的小帽子頂燃式熱風爐噸鐵煤氣消耗量為463.1m3~500m3降低了98m3~162m3，煤氣節省率分別降低了19.6%~32.4%
，熱風爐燃燒產生的二氧化碳排放降低20%以上。

　　相信在今後一段曆史時期
，節能減碳低氮技術改造會成為發展主流趨勢。（夏傑生）