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        豫興何以因“預”而“興”--中國冶金報訪劉世聚

        豫興何以因“預”而“興”--中國冶金報訪劉世聚

        • 分類:公司新聞
        • 作者:
        • 來源:
        • 發布時間:2021-10-22 14:08
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        【概要描述】

        豫興何以因“預”而“興”--中國冶金報訪劉世聚

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        豫興何以因“預”而“興”--中國冶金報訪劉世聚

         

        但凡蒸蒸日上、欣欣向榮的企業,總有其發展秘訣。鄭州豫興熱風爐科技有限公司(下文簡稱豫興公司)發展的秘訣就是“預先”。“預”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、社長陳玉千以及中國冶金報社副社長熊余平一行,借雙方簽署戰略合作協議的時機參觀訪問了豫興公司,對其發展的秘訣“預先”有了深切感受。

        1984年畢業于有“鋼鐵搖籃”稱譽的北京鋼鐵學院(現為北京科技大學)的陳玉千,從畢業至今37年一直在冶金行業工作,堪稱行業專家。他帶領《中國冶金報》采訪組與豫興公司董事長劉世聚、總經理劉力銘邊參觀邊就發展理念與科技創新等話題,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,鋼鐵工業的重點任務之一就是要提升綠色低碳發展的科技創新能力。大力推廣應用高效先進適用的節能環保工藝技術裝備,更大范圍地推進超低排放改造,進一步提升節能環保水平;積極推動低碳冶金技術的研發與應用,在“碳達峰”“碳中和”目標的約束下,引領世界鋼鐵工業科技發展潮流、保持鋼鐵工業持續發展能力。豫興人是秉承怎樣的理念來引領行業技術進步和產品研發的?

         

        劉世聚:豫興公司自成立以來正是按照這種理念運作,終使企業由小變大、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。更引以為豪的是豫興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。這也是豫興公司實現跨越式發展的關鍵成果。

        具體而言,豫興公司樹立以質量為生存之本,敢為天下先的思想理念,在耐材產品研發中,做到人無我有、人有我優,研發的抗熱震磚這一惠及全球的專利技術產品至今未被行業所超越。

        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,經歷數以千次的調整工藝和配比,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豫興公司查看和了解了HRK的工藝制作、檢驗測試情況,并現場取樣送俄羅斯烏拉爾工業大學,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。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品,在世界耐火材料領域詮釋了什么是“中國創造”。

         

        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℃,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能效果,還可以降低煉鐵生產成本。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境的污染。您是怎樣看待風溫問題的?

         

        劉世聚:熱風爐實現1300℃以上高風溫,是我國煉鐵科技工作者多年的夢想。因為高風溫給高爐提供五分之一的冶煉用能量。它是依靠燃燒約40%高爐煤氣所獲得的,煤氣在企業內得到充分利用,有力地促進了鋼鐵企業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短于10年,一些生產鑄造鐵的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,風溫水平大多數保持在1050℃~1200℃之間,對企業節能減排和降低生產成本十分不利。

         

        《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,豫興人就創新研發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月份實現了兩個月平均風溫為1314.7℃,創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域環形均布的煤氣、空氣噴嘴交錯上噴實現混合燃燒。其優點是:拱頂空間大,氣流避開對拱頂內襯的沖刷,混合燃燒形成的火焰長,氣體混合充分,燃燒的高溫區結構對稱,溫度區間分明,燃燒室中心是高強度高溫燃燒區,并使煙氣流場分布均勻,提高了格子磚的熱利用率,縮小送風和拱頂溫度差、實現了氮氧化物超低排放和風溫的有效提高。

         

        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冷態實驗測試室時了解到,這個實驗測試室的成果為豫興四段式、懸鏈線頂燃式熱風爐設計提供了科學的依據,對這兩種創新爐型熱風爐的發展功不可沒。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定,可以長期穩定使用高風溫而不存在任何隱患,也不會產生爐殼因綜合應力作用而開裂以及耐火材料損壞垮塌現象。生產應用實踐證明,該熱風爐完全可以實現長期高風溫運行。

        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展的大趨勢。

         

        未雨綢繆:超前創出低氮、低碳綠色熱風爐

         

        《中國冶金報》采訪組:《中國冶金報》曾報道過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污染物排放量。測試結果表明,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展的要求。請問為什么豫興熱風爐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年生態環境部、國家發展和改革委員會、財政部、工業和信息化部、交通運輸部五部委聯合下發環大氣〔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、粉塵顆粒物要分別低于200毫克/立方米、50毫克/立方米、10毫克/立方米。為了達標,鋼鐵企業紛紛耗巨資安裝了專業的脫硫脫硝除塵設備,這大大增加了企業生產運行成本。

        當前,實現碳達峰、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。“煉鐵人遇到的環保難題,就是豫興人研發的課題”,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年生態環境部規定的超低排放標準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,受到了煉鐵人的歡迎。

        劉世聚:豫興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,就能徹底實現有毒有害氣體的超低排放,可顯著降低煉鐵企業投資成本和運行成本,有效保證環保達標和企業效益。這對煉鐵企業來說,是一場減輕環保壓力降本增效的“及時雨”。豫興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節,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氮氧化物超低排放。

         

        河北某鋼鐵公司今年建成投產的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攝氏度,經測試其氮氧化物排放小于30毫克/立方米)。

         

        豫興公司創新研發的熱風爐燃燒器采用的是環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??諝庀禂禐?.02~1.05之間燃盡。簡而言之,就是帶進熱風爐內的有氧空氣量少,比其他頂燃式熱風爐的過??諝庀禂?.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節,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℃,而傳統頂燃式熱風爐的拱頂溫度和送風溫差則在120℃~150℃,如實現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/立方米~300毫克/立方米之間,當拱頂溫度達到1420℃以上時,氮氧化物生成量直線上升??梢哉f,豫興頂燃式熱風爐氮氧化物能實現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,也是流場自行調節、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“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如何降低熱風爐二氧化碳排放這一課題。這是豫興公司熱風爐低氮排放技術開發成功并廣泛推廣應用之后的又一重大環保研發課題。早在2011年,以公司總工程師符政學為首的研發團隊就開展了這一課題研發并取得理論成果,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,豫興人已經與建邦鋼鐵集團山西通才工貿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,完全可以實現熱風爐系統二氧化碳零排放,同時也可實現二氧化硫在高溫風口區域超微量分解排放,以及氮氧化物零排放,可使產能提高30%~50%。但這一理論推算需要在生產實踐中調試驗證才能實現。一旦實現,將會為煉鐵工序創造出更大的環保和經濟效益。豫興人力爭在短期內將這一成果從中試階段轉向工業化應用。就在最近,豫興人將這一研發成果申報了國家發明專利。

         

        《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”目標的綠色環保要求,相信具有廣闊的應用前景。

         

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