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对豫兴热风炉长寿、节能、高风温业绩的考察

发布时间:2018-06-28点击量:42

 

耳听是虚 眼见为实

———对豫兴热风炉长寿、节能、高风温业绩的考察

 

夏杰生

 

    1月17日,笔者一行3人赴唐山瑞丰钢铁公司,在该公司经营部刘部长和炼铁厂副厂长陪同下,登上了该公司1360m3高炉因国家和区域环保政策停炉4个月的河南省豫兴热风炉工程技术有限公司(以下简称豫兴公司)悬链线顶燃式热风炉炉顶,对其炉内、管道内情况进行全面考察,结果发现其热风炉出口、燃烧器、拱顶、格子砖都完好。根据陪同的副厂长介绍,该热风炉自从2013年初投产以来,炉况一直非常好,常年保持着1200℃以上的高风温,他们对其在稳定运行5年后能有如此完好的炉况表示非常满意。

独特设计带来长寿、节能、高风温特性

    据豫兴公司董事长刘世聚介绍,这种豫兴悬链线顶燃式热风炉设计的特点如下:

    一是采用受力稳定合理的悬链线拱顶。热风炉的大帽子为悬链线拱顶结构的一种称谓,我国武钢等国企引进的3000m3级别高炉大帽子内燃式热风炉使用寿命均在在20年以上。大帽子(悬链线拱顶)与下部大墙均是脱开设计结构,采用迷宫结构联接。尤其是我国宝钢引进的新日铁4000m3级别热风炉的使用寿命已经超过34年,拱顶与大墙均是脱开设计和迷宫联接结构。长期实践证明其结构合理稳定。另外,据历史资料记录,荷兰克鲁斯7号2500m3高炉内燃式热风炉悬链线拱顶结构,从1972年建成投产至今,已经使用45年。其拱顶结构和炉衬没有经过大修,资料显示其风温在1270℃~1280℃。正是长寿、高风温,才成就了风靡全世界的霍戈文内燃式热风炉的美名。2017年4月份,在由中冶京诚公司、纵横集团丰南钢铁有限公司和豫兴公司三方共同参与的热风炉技术讨论会上,中冶京诚公司知名炼铁热风炉技术专家张建良总工针对悬链线拱顶结构总结道:实践证明,悬链线拱顶结构使用寿命可以达到60年。豫兴热风炉很好地利用了这一稳定合理的长寿技术结构。

    二是其选用环形煤气、空气交错上喷混合燃烧技术。豫兴燃烧器是煤气、空气在喷嘴出口处带角度交错成对外预混燃烧模式,燃烧器全由耐火材料组合而成。尤其是该燃烧器利用了悬链线拱顶的巨大混合燃烧空间和上小下大的碗状流线特征,以及烟气折返涡流和两种气体螺旋旋流,从而具备了使煤气和空气混合均匀、燃烧完全,空气过剩系数低,烟气流场分布均匀,风温高,节省煤气,容易操作等优点。其炉体结构是采用独立支撑悬链线拱顶的四段式分体迷宫联接结构。该结构特点是将悬链线拱顶与大墙分离独立出来支撑在炉壳之上,热风出口大墙和拱顶均没有应力作用,可实现双稳定而长寿。该热风炉无论是工况环境、混合燃烧、烟气流场、风温和结构的稳定性都远远优于其他顶燃式热风炉技术。

    该热风炉结构已经有了10年稳定、节能、高风温使用历史,其设计风温为1250℃~1300℃,这足以验证豫兴热风炉的优越性能,从而在国际国内产生积极影响。2014年3月5日和2016年8月2日,豫兴公司分别同达涅利和西门子奥钢联签署了在国际上推广使用该热风炉的合作协议。

    自2015年以来,豫兴公司又在国内新推出优化型独立支撑悬链线顶燃式热风炉,并收获应接不暇的订单。例如,奥森钢铁公司1288m3、远联钢铁公司1080m3、宾鑫钢铁公司1288m3、唐山老东海钢铁公司1350m3、纵横丰南钢铁公司2×2850m3和山西建龙钢铁公司1080 m3、1380m3等10多座高炉均配置了这种热风炉。据专家预测,豫兴公司这种热风炉燃烧室拱顶寿命将超过30年。

    三是格子砖质量稳定,性能优良。这种热风炉的格子砖采用孔孔互通结构,可以通过热风炉的烟气流和冷风气流阻力实施自行调节,从而可以提高格子砖的利用率和风温。该格子砖借鉴了国际先进热风炉长寿蓄热体分段经验,也经过10年的大批量使用验证,其高径比合理,格子砖利用率高,蓄热体整体稳定,没有沉降现象发生,格孔堵塞的几率降低,是成功的格子砖技术。另外,从格子砖床面情况来看,没有凹凸不平或烧坏及沉降现象发生,这也反映出豫兴热风炉燃烧器具有的烟气流场分布均匀的优点,以及避免在格子砖蓄热体内再混合燃烧的短焰燃烧技术的特征。

    另外,豫兴公司还对该热风炉喷口环道气流偏流进行了10多年的研究和调节,采用小喷孔喷嘴交错预混上喷涡流加旋流,不仅使煤气、空气混合均匀、燃烧完全,节省煤气,而且更重要的是,环道压力和喷嘴速度的偏流因为涡流加旋流这一重大技术特征得到了自行调节且均匀分布。为了验证这一性能,北京科技大学曾进行过数学模拟计算,并派有关研究人员奔赴山西通才公司、河北敬业公司对其使用的豫兴热风炉现场进行测试验证;还深入豫兴热风炉热态实验室进行反复的测试研究,并总结提交了大量的科学论断和文献。

    此外,豫兴公司还建立了热态和冷态热风炉实验室并进行过长达5年的各种状态实验测试;委托达涅利技术中心、西门子奥钢联技术中心对豫兴热风炉进行数学模拟计算验证,提交了近80万字的科学实验测试结论。实践和理论皆证明,豫兴热风炉比引进的顶燃式热风炉节省煤气3%~9%。

    2006年至今,短短12年,豫兴顶燃式热风炉推广业绩已达469座。成功业绩证明实践可行

    2010年,有关部门组织的对山西通才工贸公司于2007年投产的450m3高炉配置的豫兴悬链线顶燃式热风炉的停炉考察,也证明了豫兴公司同类热风炉的上述优点。其燃烧器、热风出口、拱顶直段、悬链线拱顶结构也是非常完整。为此,山西通才工贸公司又将豫兴悬链线顶燃式热风炉成功用于其2012年7月投产的1860m3高炉配套使用,2012年10月、11月实现月平均风温1314.7℃,创造了中国最高风温历史纪录。此业绩曾得到行业的持续密切关注。

    2015年6月9日,笔者同样受邀参加了由豫兴公司和山东江鑫钢铁公司联合组织的热风炉现场观摩考察座谈会,当时江鑫钢铁公司因临沂地区环保问题停产,20多家单位的专家均从该公司2座1080m3高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉人孔爬进炉内考察,见证了豫兴顶燃式热风炉炉内整体状况良好的事实———均没有出现燃烧器、热风出口、拱顶损坏现象发生,格子砖也没有出现下沉和变形、板结现象。当年的《中国冶金报》《世界金属导报》都对此事予以报道。

    刘世聚说,之前世界各地的热风炉,无论是什么炉型,无论采用什么材质,都不同程度地出现燃烧室大墙裂缝,以及拱顶内衬裂缝,这是不争的事实。这与上述3家豫兴用户的12座热风炉在停炉冷却后,其热风出口大墙、蓄热室大墙、悬链线拱顶内衬和燃烧器环墙、热风出口等均没有出现一条收缩裂缝,甚至连微小裂缝也没有出现的情况形成鲜明对比。事实充分证明,豫兴热风炉是既可以满足高风温又可以满足稳定长寿要求的优质热风炉。

    目前,正在紧锣密鼓建设的纵横集团丰南钢铁项目3号、4号2850m3高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉工程,设计风温可达1250℃以上,设计寿命大于20年。该热风炉结构是豫兴设计的469座顶燃式热风炉技术实践的综合利用,这些热风炉投产后的使用效果,业内人士拭目以待。

    刘世聚相信,结构稳定、风温高、效率高的豫兴顶燃式热风炉一定会引领国际国内热风炉潮流。

 

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