近十年來(lái)，鄭州豫興熱風(fēng)爐科技有限公司（下文簡(jiǎn)稱豫興公司）的技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)揚(yáng)自主創(chuàng)新要敢下先手棋、善打主動(dòng)仗的精神，將內(nèi)燃式熱風(fēng)爐在保持爐殼結(jié)構(gòu)不變和不切割爐殼的前提下，優(yōu)化改造為豫興型懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐，并取得理想的改造效果。
發(fā)揮原有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì) 創(chuàng)新優(yōu)化改造添彩
據(jù)豫興公司董事長(zhǎng)劉世聚介紹：所謂利用內(nèi)燃式熱風(fēng)爐現(xiàn)有的優(yōu)越條件，就是在不取締內(nèi)置豎管，保留受力合理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的懸鏈線拱頂這一得天獨(dú)厚的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)的前提下，實(shí)施內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的優(yōu)化改造。
例如，2010年10月份，豫興人對(duì)酒鋼翼城鋼廠 420m3高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的優(yōu)化改造，就是采用上述理念和實(shí)踐進(jìn)行的，且取得良好改造效果，開(kāi)啟了內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造成頂燃式的先河。從2011年到2022年，豫興人繼續(xù)發(fā)揚(yáng)唯有創(chuàng)新才能搶占先機(jī)的精神，依次對(duì)山西立恒鋼鐵公司2座420m3高爐、酒鋼榆鋼2座420m3高爐、酒鋼嘉峪關(guān)本部1000m3高爐、山東江鑫2座380m3高爐、山西建龍1380m3高爐和1050m3高爐、韶鋼3200m3高爐、南鋼2500m3高爐等配套的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐實(shí)施了頂燃式改造。10年間，從420m3到3200m3的數(shù)十座高爐熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)了改造，應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)，生產(chǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定，風(fēng)溫都得以提高，取得令業(yè)主滿意的驕人業(yè)績(jī)，使這一如火如荼的改造事業(yè)春意盎然，生機(jī)勃勃。
目前，豫興人創(chuàng)新改造的步伐邁得更加堅(jiān)實(shí)，正在對(duì)南鋼2500m3高爐、中陽(yáng)鋼鐵公司1280m3高爐及印度兩座250m3高爐等高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，進(jìn)行緊鑼密鼓地設(shè)計(jì)和改造施工；對(duì)中原地區(qū)和東北地區(qū)兩座2200m3~2500m3級(jí)別的高爐熱風(fēng)爐的改造已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)月的視頻溝通、方案制訂和設(shè)計(jì)優(yōu)化。這充分表明：用頂燃式改造內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的技術(shù)日趨成熟。
尤其在2017年，豫興人系統(tǒng)總包山西建龍1380m3 高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的爐型改造，是歷經(jīng)近7年500m3級(jí)別改造嘗試，有了技術(shù)積淀和豐富的經(jīng)驗(yàn)后，一步提升至1380m3以上級(jí)別的技術(shù)改造。通過(guò)招標(biāo)比價(jià)，其改造費(fèi)用是其它頂燃式熱風(fēng)爐總費(fèi)用的65%，風(fēng)溫由改造前的1100℃提升到最高1280℃。但由于其輸送熱風(fēng)的管道沒(méi)有更換耐材，只好將風(fēng)溫控制在1200℃~1230℃。據(jù)該用戶提供的使用效果證明：改造后，企業(yè)每年提升風(fēng)溫節(jié)焦效益高達(dá)數(shù)千萬(wàn)元，累計(jì)已經(jīng)創(chuàng)造了數(shù)億元的經(jīng)濟(jì)效益。這座高爐熱風(fēng)爐改造投用后至今已經(jīng)歷時(shí)6年，風(fēng)溫和結(jié)構(gòu)均穩(wěn)定，更證明改造工作的成功。
改造方案公開(kāi)透明 改造效果日益顯現(xiàn)
劉世聚指出，內(nèi)燃式熱風(fēng)爐利舊爐殼的技術(shù)改造具備以下主要優(yōu)越特點(diǎn)：
一是投資僅相當(dāng)于切割爐殼改造為頂燃式熱風(fēng)爐及系統(tǒng)總費(fèi)用的65%左右，如果條件好，爐子的改造費(fèi)用會(huì)更低。
二是利用內(nèi)置豎管的頂燃改造，可以不切爐殼、可以不變更熱風(fēng)出口標(biāo)高、不用拆除原管道平臺(tái)和新建管道平臺(tái)。
三是減少工作量和大修工期，可以節(jié)省30天～40天的恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間。
四是內(nèi)置豎管利舊、爐殼不變的頂燃式改造后的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定長(zhǎng)壽。
五是改造后的風(fēng)溫能滿足用戶要求，可以達(dá)到現(xiàn)有頂燃式熱風(fēng)爐效果。
六是內(nèi)置豎管利舊、爐殼不變的頂燃式改造，可以避免切割爐殼改造為現(xiàn)有頂燃式熱風(fēng)爐常態(tài)化熱風(fēng)出口損壞和燃燒器損壞弊端。
七是內(nèi)置豎管利舊爐殼的頂燃式改造，因燃燒器結(jié)構(gòu)的改造與優(yōu)化，氮氧化物排放量降低（據(jù)測(cè)試河北省10座高爐熱風(fēng)爐內(nèi)燃式改造后的氮氧化物排放在30~50毫克/立方米），符合環(huán)保技術(shù)要求。
八是采用內(nèi)置豎管利舊、爐殼不變的頂燃式改造，由于改變了內(nèi)混合燃燒模式和采用自行調(diào)節(jié)煙氣流場(chǎng)和冷風(fēng)流場(chǎng)的互聯(lián)互通格子磚結(jié)構(gòu)，混合燃燒更完全、格子磚蓄熱換熱性能更高，使噸鐵煤氣消耗大大降低（懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐煤氣消耗噸鐵在420m3/t~500m3/t范圍），可取得更節(jié)能、創(chuàng)造更高效益的效果。
劉世聚認(rèn)為，自20世紀(jì)從歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)很多。例如：消除應(yīng)力的懸鏈線拱頂板塊結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)磚結(jié)構(gòu)、內(nèi)襯三環(huán)磚的環(huán)環(huán)應(yīng)力消除設(shè)置等，還有拱頂各層壓力釋放平衡結(jié)構(gòu)、隔墻板塊結(jié)構(gòu)等，高風(fēng)溫使用壽命長(zhǎng)、占地面積小、沒(méi)有額外的外置豎管配置、可降低管網(wǎng)的損壞概率等。但是，這種熱風(fēng)爐也存在下列缺點(diǎn)：
一是內(nèi)置豎管中上部高鋁材質(zhì)的隔墻耐火磚往往出現(xiàn)剝落、穿洞損壞，砌筑在高鋁隔墻上部的硅磚往往會(huì)隨高鋁磚的損壞而垮塌，而高鋁隔墻下部的黏土隔墻磚結(jié)構(gòu)卻完好無(wú)損。這說(shuō)明高鋁磚材質(zhì)不能適應(yīng)該部位的高溫及溫差大的工況。
二是高鋁磚隔墻設(shè)置為三環(huán)磚，隔墻中間還設(shè)置有一環(huán)輕質(zhì)保溫磚，使本來(lái)處在高溫且溫差變化工況的高鋁磚隔墻承重和耐高溫強(qiáng)度降低，導(dǎo)致高鋁隔墻無(wú)法滿足溫差、承重、高溫工況而造成損壞。消除上述兩種弊端迫在眉睫，既善于學(xué)習(xí)又勇于創(chuàng)新的豫興人義不容辭，責(zé)無(wú)旁貸。具體做法有以下幾點(diǎn)：
——廢除火井下的燃燒器，改為頂部燃燒，使內(nèi)置火井由燃燒和送風(fēng)工況模式變?yōu)閱我凰惋L(fēng)通道模式，改善隔墻高鋁部位材料質(zhì)量，內(nèi)燃式就成功改造為頂燃式。這種改造方式不切割爐殼、不用搭建新的熱風(fēng)管道平臺(tái)和改造熱風(fēng)管網(wǎng)，省時(shí)省力工期短、投資節(jié)省，還消除了改造為其它頂燃式熱風(fēng)爐新的熱風(fēng)出口損壞垮塌顧慮。實(shí)踐證明，利用不動(dòng)爐殼和熱風(fēng)管網(wǎng)的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造為懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐，是豫興人的明智之舉。
——改造過(guò)程是先拆除損壞部分的高鋁磚隔墻，其余隔墻和火井則利舊，然后重新設(shè)置一定量的硅磚和剛玉莫來(lái)石磚砌筑，將原來(lái)的高鋁磚優(yōu)化為剛玉莫來(lái)石材質(zhì)，廢除了中間環(huán)輕質(zhì)材料，處理好隔墻與大墻交接處的自由漲縮的滑動(dòng)，再在火井內(nèi)砌筑一個(gè)密封的上下不受漲縮限制的通道管（簡(jiǎn)稱套管），將火井下部的燃燒器廢除移至拱頂部位設(shè)計(jì)砌筑新的燃燒器，使原來(lái)的火井由燃燒和送風(fēng)雙向工況優(yōu)化為單向送風(fēng)通道工況。這種改造技術(shù)不只是用在山西建龍1380m3高爐熱風(fēng)爐上，而且用在了韶鋼3200m3大高爐熱風(fēng)爐上，且已經(jīng)分別經(jīng)歷了6年和2年平穩(wěn)使用。實(shí)踐證明，這種繼承原穩(wěn)定懸鏈線結(jié)構(gòu)和局部豎管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)改造技術(shù)是成功的。（夏杰生）
2500m3高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造前后設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)砌筑對(duì)比圖
圖為2500m3高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐（煤氣和空氣是在左邊火井下部混合燃燒，通過(guò)火井將燃燒煙氣往上運(yùn)行至拱頂部位再折返進(jìn)入右邊蓄熱室的加熱蓄熱體燃燒原理，燃燒結(jié)束，轉(zhuǎn)為送風(fēng)時(shí)，冷風(fēng)從右邊下部冷風(fēng)室進(jìn)入蓄熱室運(yùn)行至拱頂再折返進(jìn)入左邊火井，將熱風(fēng)通過(guò)火井下部的熱風(fēng)出口送入高爐）。
圖為2500m3高爐將內(nèi)燃式改造為頂燃式的熱風(fēng)爐（煤氣和空氣混合燃燒在拱頂部位的空間完成，燃燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入右邊蓄熱室內(nèi)對(duì)蓄熱體加熱，燃燒結(jié)束轉(zhuǎn)為送風(fēng)時(shí)，冷風(fēng)從右邊下部進(jìn)入往上運(yùn)行置換熱風(fēng)爐至拱頂部位，然后折返進(jìn)入左邊的火井內(nèi)，熱風(fēng)通過(guò)火井下部的熱風(fēng)出口送入高爐）。
圖為廣東韶鋼3200m3高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造為豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐
圖為山西建龍1380m3高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造為豫興頂燃式熱風(fēng)爐
圖為南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司2000m3高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐改造為豫興頂燃式熱風(fēng)爐
