​记者 夏杰生

　　创新迭代：各领风骚若干年

　　纵观近、现代100年中国钢铁工业发展历史 ，专门给炼铁高炉蓄热、供热的热风炉技术曾经全靠从国外引进。据业内人士统计，到目前为止，无论国际还是国内研发的热风炉技术，已经经历了四代。

　　第一代，是国外发明的高大上炉型 “外燃式热风炉”；且多年来占领着国际、国内炼铁市场。但由于其占地面积大、投资大、能耗高、维修成本高，随着科技的进步逐渐被边缘化。

　　第二代，是国外研发的“内燃式热风炉”。其优点是克服了“外燃式热风炉”的诸多弊端，且在我国风靡一时。但因其内置竖管结构内部长期需常压高温加热、高压高温换热,以及频繁换炉的温差导致的结构损坏，影响蓄热换热和风温，目前也正逐步被新型热风炉替代。

　　第三代，是来自北方邻国国际知名专家于上世纪中叶研发设计，且能将此前各种炉型诸多弊端一起消除掉的“顶燃式热风炉”。随着我国改革开放的深入，这种热风炉在我国钢铁企业迅速成为主流发展技术。

　　第四代，是国内郑州豫兴热风炉科技有限公司（下文简称豫兴公司）研发的“四段式和悬链线顶燃式热风炉”。

　　得出此结论的依据何在？请听记者娓娓道来：

　　世界科技创新的潮流势不可挡，人类的智慧和能力也在持续创新和不断迭代。谁引领了这个潮流，谁就能独领风骚。

　　伟人说过：“最聪明，最有才能的，是最有实践经验的战士”！2006年，既了解各类热风炉技术，又精通热风炉耐火材料技术的豫兴公司董事长刘世聚无意中察觉：我国炼铁界人士每年都在为引进和消化吸收的顶燃式热风炉技术，存在的不少弊端大费周折，并努力寻求解决之道！因为这些性能缺陷和结构缺陷，经常导致热风炉风温降低、耗能增高，而且煤气用量、热能等指标高得惊人，给用户增加了巨大的经济成本。

　　带着这些技术问题，刘世聚通过与产、学、研、用各单位反复交流、参观、考察、测试，终于发现导致热风炉耗能过高的主要原因：一是热风炉煤气和空气预混长焰燃烧技术技术带来的过量空气系数过大； 二是旋流烟气流场分布不均导致格子砖热利用率低；三是热风炉锥形炉壳上叠加了圆柱形小帽子壳体，且该壳体又砌筑在热风出口薄弱结构之上，致使锥形拱顶结构形成为应力集中复杂的结构，这种受力不合理结构，是导致热风炉结构损坏，性能降低的主要原因。

　　找到了产生问题的原因，刘世聚和他的团队经过数年有的放矢地理论创新和实验，终于研发出荣获国家发明专利的系列热风炉技术创新成果——别具一格独具外形特色的四段式顶燃式热风炉和悬链线顶燃式热风炉技术，以及燃烧器抗热震砖（HRK）及其工艺制作技术。

　　上述前两项技术成功解决了煤气空气混合燃烧时，可将长焰优化为短焰、烟气流场得到均匀分布，以及由于热风出口及燃烧室结构损坏等综合因素引起的热风炉性能下降和耗能高等问题；后一项（HRK）技术，研发出了高、精、尖的热风炉燃烧器抗热震耐火砖产品，成功解决了顶燃式热风炉燃烧器因恶劣工况导致的损坏问题。

　　毫无疑问，第四代热风炉的发明人，实至名归地属于刘世聚及其团队。

　　由此，中国也有了具备独立自主知识产权，且系列性能优越、结构稳定长寿的高风温节能低氮型顶燃式热风炉技术。

　　真可谓江山代有才人出，各领风骚若干年。

　　刘世聚向记者自豪地介绍：豫兴人在研发第四代系列顶燃式热风炉的艰难历程中，一共荣获 180多项与耐材和热风炉相关的国家发明专利和实用新型专利。到目前为止，新型豫兴热风炉已在全世界燎原 700余座，且运行良好。

　　更引以为豪的是，目前豫兴公司拥有在全国乃至全世界独领风骚的下列4项先进技术成果。

　　敢为人先： 抗热震砖称雄全球大型高炉

　　刘世聚说， HRK顶燃式热风炉烧烧器抗热震砖制品。既是助推豫兴人研发出第四代热风炉的功臣，又取得了在加热1100℃条件下，能抗 100次水冷极冷极热破坏试验而不损坏的惊人效果。目前，这种HRK制品已使用在包括首钢京唐 钢铁公司5500m3 、日本JFE5000m3 、俄罗斯北方5578m3 、中国 宝武湛江钢铁基地5050m3 等全世界4000m3 ~5000m3 高 炉配套的卡鲁金顶燃式热风炉工程核心部位之上。这种 HRK抗热震砖及其工艺技术，至今还没有被国际上任何一家 耐材公司所超越。这在世界耐火材料领域，诠释了什么是“中国创造”。

　　高瞻远瞩： 1314℃高风温纪录至今未被超越

　　刘世聚指出：如果热风炉风温提高100℃，可使风口理论燃烧温度提高60℃，可有效补偿因喷煤引起的风口理 论燃烧温度降低；可以降低焦比 10kg/t～15kg/t，可允许多喷煤粉约10kg/t～35kg/t。此外，多喷煤粉具有明显的节能效果，可以降低炼铁生产成本。多喷煤粉，少用焦炭，可以缓解我国主焦煤的短缺，少建焦炉，还可减少炼焦过程中对 环境的污染。

　　2012年，豫兴人敢于做第一个“吃螃蟹者”，将悬链线顶燃式热风炉和旋流交错顶燃式高风温技术成果，与山西建邦钢铁集团通才工贸公司因产能置换新建的1860m3 高炉配套建设。其单烧高炉煤气当年10月份、11月份实现了月平均风温 为 1314.7℃的最高风温，创造了中国热风炉高风温历史奇迹，达世界先 进水平。这一高风温技术至今未被国内高炉配套的热风炉技术超越。

　　独辟蹊径：悬链线顶燃式、四段式热风炉风靡全国

　　刘世聚介绍：第四代热风炉，全部采用的是热风出口直段与拱顶断开技术，热风出口直段和燃烧室拱顶断开，非常巧妙地将耐材膨胀热应力和综合集中的应力分散和转移至炉壳之上，使拱顶和热风出口直段结构双稳定，可长期稳定使用高风温而不存在任何隐患，也不会产生炉壳因综合应力作用而开裂，以及耐火材料损坏垮塌现象。生产应用实践已经证明，该系列热风炉技术完全可以实现长期高风温运行。这就是豫兴第四代热风炉在短短十余年间，能够迅速燎原全球700余座的主要原因。

　　目前，很多炼铁厂纷纷认可豫兴系列顶燃式热风炉技术，有的逐渐将非顶燃式热风炉改造成豫兴悬链线顶燃式热风炉；有的将现有带结构缺陷和性能缺陷的顶燃式热风炉，采用切割炉壳以消除应力集中的方式，改造为是豫兴四段式热风炉。

　　这将是顶燃式热风炉发展的大趋势。

　　未雨绸缪：超前创出低氮、低碳绿色热风炉

　　目前热风炉氮氧化物超低排放，是绿色低碳发展的要求。早在十多年前，“双碳”意识就深深根植在豫兴人脑 海里。我们研发并实践了低氮燃烧技术，有效解决了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毫克/立方米。2017年6月份，国家相关部门委派专业环保测试公司，对河北省境内1260m³-3000m³级别高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉进行在线测试，测出其NOx 平均排放量在32.83 毫克/立方米～42.83毫克/立方米之间，比2019年生态环境部规定的超低排放标准200毫克/立方米减少了78.6%~83.5%。这一成果为炼铁厂热风炉面临的如果要达到超低排放，则需要建设高昂的脱氮设备，以及面临的高额运行成本问题，提供了科学的解决方案，受到了炼铁厂的欢迎。

　　尽管已经取得上述斐然业绩，但豫兴人从未停止科技创新的步伐！他们已经规划好新的奋斗蓝图：2025年底实施热风炉二氧化碳减排。其终极目标是实现热风炉二氧化碳零排放。这一研发项目的实验工作目前正在山西建邦钢铁集团某高炉配套的热风炉上紧锣密鼓的开展中。尽管这一研发实验遭受三年新冠疫情影响而滞后，但研发双方决心更紧密合作，努力把损失的时间抢回来，力争早日实现这一历史赋予我们的光荣任务。

　　如果供需双方共同研发的长寿命、高风温，以及低氮、零碳排放的热风炉在不远的将来横空出世，那就等于告诉世界，第五代热风炉迭代问世了！

　　图为第四代热风炉的主要发明人豫兴公司董事长刘世聚在热风炉技术研讨会上做学术交流

　　安钢4747立方米高炉小拱顶热风炉切割炉壳改造为豫兴悬链线顶燃式热风炉工程.

　　图为山西建邦钢铁通才工贸有限公司1860立方米高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉

　　图为云南仙福钢铁（集团）有限公司炼铁厂2#高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉