（鄭州安耐克實(shí)業(yè)有限公司，河南 鄭州 452370）

摘要：本文講述了我國熱風(fēng)爐的現(xiàn)狀，以我國頂燃式熱風(fēng)爐的發(fā)展為主線，通過各種頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器性能調(diào)研對(duì)比，結(jié)合鋼鐵用戶對(duì)熱風(fēng)爐高風(fēng)溫、高效率、長壽命、低排放的要求，運(yùn)用頂燃式熱風(fēng)爐試驗(yàn)研究平臺(tái)和計(jì)算機(jī)仿真模擬，研發(fā)錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐大功率陶瓷燃燒器技術(shù)，使熱風(fēng)爐具備低NOx燃燒技術(shù)，加以工程應(yīng)用實(shí)踐，證明錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐具有低投資、低能耗、低排放、高風(fēng)溫、長壽命等優(yōu)勢(shì)。隨著環(huán)保排放和能源消耗指標(biāo)日益突出，安耐克將持續(xù)致力于頂燃式熱風(fēng)爐的持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)和配套耐火材料的研發(fā)生產(chǎn)，通過對(duì)爐型結(jié)構(gòu)及耐材配置不斷優(yōu)化升級(jí)，為我國鋼鐵企業(yè)用戶提供高溫長壽、低碳降耗、智能集約的頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)。

關(guān)鍵詞：錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐；低碳降耗；高效長壽；低NOX排放

1前言

煉鐵高爐的主要任務(wù)是生產(chǎn)鐵水，對(duì)鋼鐵工業(yè)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，而熱風(fēng)爐作為煉鐵系統(tǒng)的重要附屬設(shè)備，主要作用是為高爐生產(chǎn)提供高溫?zé)犸L(fēng)。
熱風(fēng)爐作為煉鐵系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換裝備，它供給高爐熱風(fēng)的熱量約占煉鐵生產(chǎn)耗能的?。20世紀(jì)以來，熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)型式經(jīng)歷了內(nèi)燃式、外燃式、頂燃式的演進(jìn)變革過程，國內(nèi)熱風(fēng)爐市場(chǎng)基本被荷蘭霍戈文內(nèi)燃式熱風(fēng)爐、日本新日鐵外燃式熱風(fēng)爐、俄羅斯卡盧金頂燃式熱風(fēng)爐等占據(jù)大部分市場(chǎng)，并形成技術(shù)壟斷，在這三種典型的熱風(fēng)爐中，頂燃式熱風(fēng)爐以其空間緊湊、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、占地少等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)逐步取代內(nèi)燃式熱風(fēng)爐和外燃式熱風(fēng)爐而成為新建熱風(fēng)爐的主流爐型。

2頂燃式熱風(fēng)爐的發(fā)展

頂燃熱風(fēng)爐技術(shù)作為一種比內(nèi)燃與外燃熱風(fēng)爐更合理，更先進(jìn)的爐型，已為國內(nèi)外煉鐵界所公認(rèn)。頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)最早出現(xiàn)在化工系統(tǒng)， 20世紀(jì)20年代哈特曼就提出了應(yīng)用頂燃式熱風(fēng)爐的設(shè)想，但未受到重視，直到60年代，由于高風(fēng)溫的要求，才開始了頂燃式熱風(fēng)爐的研究。

我國頂燃技術(shù)的開拓者們，在上世紀(jì)60年代就開始相關(guān)工作的研究，1970年在首鋼23.5m3實(shí)驗(yàn)爐上取得成功經(jīng)驗(yàn)，并將此技術(shù)成功應(yīng)用在1327-2500m3大型高爐上，是世界上把頂燃式熱風(fēng)爐應(yīng)用于1000 m3以上高爐的先例，該爐型的特點(diǎn)是大帽子、大功率預(yù)混短焰燒嘴（見圖a），首鋼型頂燃式熱風(fēng)爐在高爐生產(chǎn)中雖實(shí)現(xiàn)了高風(fēng)溫（1150-1200℃），但燃燒器燒嘴高溫下易破損，受制于當(dāng)時(shí)設(shè)備、材料等局限等，除首鋼、石鋼與福建三明鋼鐵外，未得到廣泛的應(yīng)用，其拱頂和燃燒器設(shè)計(jì)、蓄熱室格子磚和硅質(zhì)材料的應(yīng)用，為后來眾多頂燃式熱風(fēng)爐的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。[1]

球式熱風(fēng)爐作為中國特色，其技術(shù)始于20世紀(jì)50年代末期，也可歸為頂燃式熱風(fēng)爐的一種，因其投資小、技術(shù)簡單在國內(nèi)中小型煉鐵高爐得到了大量應(yīng)用，雖然在20世紀(jì)90年代后期，國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)球式熱風(fēng)爐做了大量改進(jìn)，并且在1500m3高爐上獲得成功應(yīng)用，但是隨著國家淘汰落后產(chǎn)能設(shè)備政策及更嚴(yán)格環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，加上球式熱風(fēng)爐頻繁停爐換球、熱風(fēng)溫度溫差較大、使用壽命短、能耗較高等缺陷，難以滿足大型高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展。

在國外，前蘇聯(lián)的全蘇冶金熱工研究院對(duì)頂燃式熱風(fēng)爐進(jìn)行了較全面的研究，1982年在下塔吉爾冶金公司的1513m3高爐上建成一座卡盧金頂燃熱風(fēng)爐（見圖b），這座熱風(fēng)爐吸收了首鋼型頂燃熱風(fēng)爐的半球形大帽子拱頂?shù)奶攸c(diǎn)，改進(jìn)了燃燒器的布置結(jié)構(gòu)，在大球形拱頂?shù)南虏坎贾糜锌諝?、煤氣?dú)立的環(huán)道結(jié)構(gòu)，采用耐火材料砌筑的陶瓷燃燒器，解決了首鋼型頂燃熱風(fēng)爐燃燒器高溫的難題，但因其拱頂結(jié)構(gòu)過于龐大，燒嘴過多，設(shè)計(jì)制造操作復(fù)雜，也無法對(duì)現(xiàn)有內(nèi)燃式熱風(fēng)爐做技術(shù)改造，在俄羅斯只建設(shè)了一座，后來摒棄了這一技術(shù)方案，但是積累了耐火材料、格子磚、爐箅子等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

國內(nèi)某熱風(fēng)爐公司以早期卡盧金熱風(fēng)爐技術(shù)為模板，改進(jìn)拱頂外形為懸鏈線型大帽子，通過申請(qǐng)實(shí)用新型專利，也應(yīng)用在國內(nèi)一些中小企業(yè)型高爐上（見圖c），但由于這類頂燃式熱風(fēng)爐的拱頂尺寸過于龐大，耐材用量同比小帽子頂燃式熱風(fēng)爐多出15%-25%，且投入運(yùn)行后，極易出現(xiàn)拱頂坍塌、格子磚下沉、操作困難等諸多問題，沒有被市場(chǎng)廣泛接受。
隨后卡盧金對(duì)早期環(huán)形預(yù)燃室熱風(fēng)爐進(jìn)行改進(jìn)，吸收了新日鐵外燃式熱風(fēng)爐蓄熱室的拱頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推出了小帽子卡盧金頂燃熱風(fēng)爐（見圖d），從2000年開始，在俄羅斯得到了工業(yè)實(shí)踐檢驗(yàn)，2001年，俄羅斯卡盧金小帽子頂燃熱風(fēng)爐技術(shù)由北京鋼鐵設(shè)計(jì)院引進(jìn)入中國，結(jié)合國內(nèi)冶金設(shè)計(jì)、耐火材料等各類成熟的技術(shù)和設(shè)備配套，趕上中國快速發(fā)展的鋼鐵工業(yè)建設(shè)浪潮，在國內(nèi)市場(chǎng)逐步得到推廣應(yīng)用。

近20年來，頂燃式熱風(fēng)爐在我國的廣泛應(yīng)用突飛猛進(jìn)，國內(nèi)各大鋼鐵設(shè)計(jì)院和相關(guān)企業(yè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)也呈現(xiàn)了百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的狀態(tài)，一方面，自主研制開發(fā)出了多種結(jié)構(gòu)形式的頂燃式熱風(fēng)爐，大膽應(yīng)用；另一方面，引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，取得了可喜的結(jié)果，特別是在大型高爐上的應(yīng)用，使頂燃熱風(fēng)爐技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。

在我國當(dāng)前的鋼鐵企業(yè)中，多種頂燃式熱風(fēng)爐爐型并存，在長期的使用過程中，發(fā)現(xiàn)都存在一些不足之處，亟需改善解決，如燃燒器氣流分布不均勻、熱效率低、煤氣消耗量高、NOx排放值高、燃燒器噴口錯(cuò)位、熱風(fēng)出口坍塌、格子磚下沉、熱風(fēng)管系變形掉磚造成熱風(fēng)爐使用壽命短等問題，只有解決好上述問題，頂燃式熱風(fēng)爐才能適應(yīng)當(dāng)下鋼鐵用戶的需求，在未來得以更好的發(fā)展。[2]

3各種頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器性能調(diào)研對(duì)比

頂燃式熱風(fēng)爐經(jīng)過了50余年的發(fā)展，縱觀其發(fā)展歷程基本就是燃燒器的不斷改進(jìn)過程，頂燃式熱風(fēng)爐將燃燒器置于熱風(fēng)爐蓄熱室拱頂部位，利用拱頂空間作為燃燒室，取消了獨(dú)立的燃燒室結(jié)構(gòu)，其燃燒器結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從初期的套筒式金屬燃燒器到套筒式陶瓷燃燒器，再到陶瓷燃燒器的過程。外形從最初的半球型大拱頂?shù)侥壳捌毡榈陌肭蛐托」绊數(shù)难葑?，現(xiàn)將幾種頂燃熱風(fēng)爐燃燒器的設(shè)計(jì)原理和使用情況進(jìn)行對(duì)比分析如下。

通過對(duì)以上結(jié)構(gòu)熱風(fēng)爐的燃燒器分析，結(jié)合熱風(fēng)爐高風(fēng)溫、高效率、長壽命、低排放的要求，新型頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器的設(shè)計(jì)，需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：

1）    陶瓷燃燒器采用小拱頂結(jié)構(gòu)，優(yōu)化內(nèi)部耐材砌筑和磚型；

2）    陶瓷燃燒器噴嘴設(shè)計(jì)要優(yōu)化，加強(qiáng)氣流的交叉混合效果，保證空、煤氣混合均勻，要求煤氣在有限的拱頂空間內(nèi)達(dá)到完全燃燒；

3）    燃燒完全的高溫?zé)煔饽芫鶆蚍植荚谡麄€(gè)蓄熱體平面上，使整個(gè)蓄熱體斷面能均勻加熱，提高熱風(fēng)爐的熱效率；

4）    熱風(fēng)爐高溫區(qū)域各孔口從鋼殼、設(shè)備和耐材組合磚上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上的優(yōu)化，杜絕爐殼局部高溫情況；

5）    采用先進(jìn)研發(fā)技術(shù)，獲得燃燒器內(nèi)部真實(shí)的、詳細(xì)的運(yùn)行信息，計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合，掌握空煤氣噴口的幾何形狀、數(shù)量、布置形式對(duì)燃燒器性能的影響，為新型燃燒器的設(shè)計(jì)、優(yōu)化提供依據(jù)；

6）    結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)陶瓷燃燒器用的耐火材料進(jìn)行研究，配套適應(yīng)工況的材料，并制定一批適合國情的標(biāo)準(zhǔn)；

7）    設(shè)計(jì)和改進(jìn)燃燒器結(jié)構(gòu)，改善燃燒性能，提高燃燒設(shè)備熱效率，減少環(huán)境污染問題是新型燃燒器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與發(fā)展方向。

1    錐柱旋切頂燃熱風(fēng)爐技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用

安耐克公司是國內(nèi)一家集耐材制造、高爐熱風(fēng)爐技術(shù)輸出和EPC工程服務(wù)為核心業(yè)務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè)，自創(chuàng)建伊始，始終專注于熱風(fēng)爐技術(shù)的自主研發(fā)與創(chuàng)新，積淀了十余年的熱風(fēng)爐技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，安耐克以其產(chǎn)品集成制造和熱風(fēng)爐技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與中冶京誠、中冶南方、中冶賽迪、首鋼國際等國內(nèi)大型冶金設(shè)計(jì)院，開展強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，積極開拓市場(chǎng)，在國內(nèi)3000m3以上大型高爐熱風(fēng)爐用耐火材料領(lǐng)域，安耐克產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)到86%以上。

多年來安耐克秉承持續(xù)推動(dòng)高爐熱風(fēng)爐科技發(fā)展和耐材技術(shù)進(jìn)步的企業(yè)使命，為了開發(fā)出一種更適合國情的新型頂燃熱風(fēng)爐，繼而打破國外技術(shù)壁壘，公司聯(lián)合中冶京誠，創(chuàng)建了以中國科學(xué)院周國治院士、首鋼頂燃式熱風(fēng)爐發(fā)明人張伯鵬教授等為首的11位冶金、材料、熱工、結(jié)構(gòu)多學(xué)科共融的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在對(duì)國內(nèi)鋼鐵企業(yè)頂燃熱風(fēng)爐生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過數(shù)模、冷態(tài)與熱態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，深入研究市場(chǎng)現(xiàn)有熱風(fēng)爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，并結(jié)合客戶需求，不斷優(yōu)化頂燃式熱風(fēng)爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與耐火材料標(biāo)準(zhǔn)化配置，成功研發(fā)了結(jié)構(gòu)更為合理、更高效的錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐。

2    錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐大功率陶瓷燃燒器研發(fā)

燃燒器是頂燃式熱風(fēng)爐最關(guān)鍵的設(shè)備，它的性能對(duì)熱風(fēng)爐的熱效率、能耗、環(huán)保等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大的影響。在燃燒器的研制過程中，運(yùn)用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、理論和方法，全面系統(tǒng)地研究了熱風(fēng)爐燃燒、氣體運(yùn)動(dòng)、耐材傳熱等物理化學(xué)過程。首次集成理論研究、數(shù)值仿真優(yōu)化、冷態(tài)/熱態(tài)試驗(yàn)等現(xiàn)代研究方法，開發(fā)并應(yīng)用錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器，實(shí)現(xiàn)核心關(guān)鍵技術(shù)的重大突破。

燃燒方式有擴(kuò)散燃燒和動(dòng)力燃燒（預(yù)混燃燒），早期的頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器屬于預(yù)混燃燒，實(shí)踐證明預(yù)混燃燒對(duì)空氣和燃料的配比要求較高，調(diào)節(jié)比有限，容易造成回火，燃燒穩(wěn)定性差，而且對(duì)于助燃空氣高溫預(yù)熱到500℃~600℃的工況條件，存在較大的危險(xiǎn)性。錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器采用擴(kuò)散燃燒，空氣和燃料在混合室內(nèi)三維交叉混合，在燃燒室內(nèi)形成火焰燃燒的過程，空氣和煤氣有較大的調(diào)節(jié)空間，工況適應(yīng)性強(qiáng)，而且對(duì)于助燃空氣高溫預(yù)熱的工況條件，不存在安全隱患。

5.1  燃燒器結(jié)構(gòu)

與以往的燃燒器相比，錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器在布置和結(jié)構(gòu)上均有重大改進(jìn)，優(yōu)點(diǎn)是：

1）    燃燒器混合室為錐柱復(fù)合型結(jié)構(gòu)，煤氣噴口分布于錐段，空氣噴口分布于圓柱段，把傳統(tǒng)頂燃爐燃燒器的空煤氣平面旋流混合流場(chǎng)，改進(jìn)為三維空間渦旋流場(chǎng)，而且降低了燃燒器拱頂高度，做到了低投資、高效率。

2）    燃燒器混合室煤氣段施工采用鋼模支撐整體澆注，煤氣環(huán)道、煤氣噴口位于錐段，頂部空間小，有利于氮?dú)獯祾?。?guī)避了傳統(tǒng)頂燃式熱風(fēng)爐因爆燃導(dǎo)致的噴口磚移位，避免了煤氣環(huán)道氮?dú)獯祾叩拿簹鈿堄?，杜絕了煤氣噴口的爆燃現(xiàn)象。此項(xiàng)設(shè)計(jì)使熱風(fēng)爐送風(fēng)、燒爐的轉(zhuǎn)換更加安全高效；

3）    燃燒器混合室位置不是溫度最高位置，內(nèi)部最高溫度不會(huì)超過1100℃，杜絕了混合室爐殼出現(xiàn)晶間應(yīng)力腐蝕的情況，同時(shí)減少了熱量損失，提高了熱風(fēng)爐整體熱效率；

4）    燃燒方式為三維混合燃燒，多層不同半徑(小于空氣流半徑)的煤氣流與空氣流形成多層同心不同徑的交叉三維混合，保證了空氣和煤氣的充分混合和燃燒，提高了理論燃燒溫度，進(jìn)而提高了熱風(fēng)溫度；

5）    混合氣流由于空心柱面積很小，在經(jīng)過喉口整流后形成的負(fù)壓區(qū)面積極小，保證煙氣進(jìn)入格子磚分布均勻，有效提高了蓄熱室的使用率。

5.2  錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐低NOx燃燒技術(shù)

在燃燒技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)射流兼有旋轉(zhuǎn)穩(wěn)流、自由射流的特點(diǎn)，它是強(qiáng)化燃燒和組織火焰形態(tài)的有效燃燒方法。針對(duì)NOx排放問題，在合理的空燃比技術(shù)上采用三維旋流更是可以明顯減少NOx的生成；三維渦旋燃燒器的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是能夠產(chǎn)生回流區(qū)，使氣體回流，回流的強(qiáng)度和回流區(qū)大小是衡量旋流燃燒器的一個(gè)重要的特性指標(biāo)?；亓鲄^(qū)面積越大回流強(qiáng)度越強(qiáng)，位置越靠近火焰根部，燃燒狀況越好，爐膛溫度越均勻，越不容易產(chǎn)生局部高溫，從以下幾個(gè)方面保證NOx的生成量低于國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

1）當(dāng)熱風(fēng)爐拱頂溫度≥1420℃，燒燒產(chǎn)物中NOX的含量急劇升高，對(duì)熱風(fēng)爐爐殼鋼板產(chǎn)生晶間應(yīng)力腐蝕，現(xiàn)代熱風(fēng)爐拱頂溫度應(yīng)控制在1400℃以下，保證熱風(fēng)爐鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2）通過對(duì)NOx生成機(jī)理的研究,得出高爐煤氣燃燒時(shí)主要產(chǎn)生的NOx為熱力型NOx,低NOx燃燒技術(shù)是降低熱風(fēng)爐熱力型NOx生成的主要技術(shù)措施。[3]

3）采用多層燃燒器的布置,把燃燒器設(shè)計(jì)成錐柱旋切結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)三維渦旋強(qiáng)力混合燃燒,在實(shí)現(xiàn)同等風(fēng)溫的條件下，可減少CO的消耗，并降低NOx的生成,使熱風(fēng)爐NOx排放達(dá)標(biāo),不僅解決了CO的污染,而又沒有產(chǎn)生新的污染氣體,使之成為一種環(huán)保型高溫送風(fēng)裝備。

4）錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐可實(shí)現(xiàn)以100%的高爐煤氣作為熱風(fēng)爐燃料，雙預(yù)熱煤氣和助燃空氣，在拱頂溫度≤1350℃情況下，獲得≥1250℃的送風(fēng)溫度，保證NOx排放量≤50mg/m3。

河北、山西某錐柱旋切熱風(fēng)爐煙氣NOx含量監(jiān)測(cè)情況：小于30 mg/m3

5.3  錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐試驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)仿真模擬

錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐最顯著的優(yōu)勢(shì)之一就是氣流分布均勻，利用數(shù)值模擬CFD技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究與論證。

CFD流體仿真技術(shù)的應(yīng)用可有效的降低設(shè)計(jì)成本，它用數(shù)值計(jì)算方法直接求解流動(dòng)仿真，發(fā)現(xiàn)各種流動(dòng)現(xiàn)象，包括計(jì)算計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)、計(jì)算燃燒、計(jì)算傳熱學(xué)、計(jì)算化學(xué)反應(yīng)流動(dòng)等研究方向。近幾年來，我們用仿真技術(shù)研究了熱風(fēng)爐拱頂空間燃燒特性及煙氣流動(dòng)，對(duì)各類頂燃式熱風(fēng)爐進(jìn)行過仿真研究。目前計(jì)算流體力學(xué)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法已經(jīng)是項(xiàng)目開展前期設(shè)計(jì)的重要手段，用仿真的方法，獲得燃燒器內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)分布，篩選出最優(yōu)方案作為冷態(tài)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用的依據(jù)。

5.4  提高錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐熱效率的措施

在許多現(xiàn)役熱風(fēng)爐上燃燒末期最高的拱頂溫度與送風(fēng)溫度之間的差值(溫度效率)存在著很大的差距：在使用傳統(tǒng)的燃燒器和以大孔徑格子磚為蓄熱體的熱風(fēng)爐上，這一溫度差達(dá)到150～180℃，錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐保證拱頂溫度＜1350℃情況下，將傳統(tǒng)的拱頂溫度與送風(fēng)溫度之間的差值減小到80℃～100℃，在同樣拱頂溫度的條件下，可以提高30～50℃的風(fēng)溫。

提高熱風(fēng)爐的燃燒效率，改進(jìn)爐箅子的材質(zhì)，采用復(fù)合型結(jié)構(gòu)的爐箅子，將熱風(fēng)爐燃燒末期的最高廢氣溫度提高到～450℃；利用較高溫度的熱風(fēng)爐廢氣，通過換熱器將煤氣和助燃空氣預(yù)熱到200～230℃。預(yù)熱空煤氣后的廢煙氣排放溫度120±5℃，在盡可能降低廢煙氣帶走的熱量前提下避免煙氣溫度過低造成換熱器內(nèi)部結(jié)露損壞換熱器。

為保護(hù)熱風(fēng)爐爐殼和加強(qiáng)隔熱減少熱損失，工作層外采用輕質(zhì)隔熱磚和硅酸鋁纖維板，爐殼內(nèi)表面全噴涂，中、高溫區(qū)采用耐酸噴涂。燃燒室與蓄熱室段爐殼設(shè)計(jì)溫度≤80℃，蓄熱室中部爐殼設(shè)計(jì)溫度≤70℃，其它部位爐殼溫度≤60℃。

3    配套耐材研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定

創(chuàng)建了大型頂燃熱風(fēng)爐耐火材料配置和技術(shù)體系，制定了《硅磚》、《高鋁磚》、《熱風(fēng)爐用紅柱石磚》、《熱風(fēng)爐陶瓷燃燒器用耐火磚》等9項(xiàng)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并創(chuàng)建了關(guān)鍵耐火材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。主編《高爐用高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐節(jié)能技術(shù)規(guī)范》（GB/T30163-2013）、《頂燃式熱風(fēng)爐用耐火材料技術(shù)規(guī)范》（YB/T4638-2018）等多項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4    工程應(yīng)用

錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐自2013年推向市場(chǎng)，至今國內(nèi)外已有180余座爐子采用這項(xiàng)技術(shù)，并通過PCT專利申請(qǐng)，取得俄羅斯、日本、烏克蘭、印度等國家專利授權(quán)，特別是在2021年，與俄羅斯MMK鋼鐵集團(tuán)簽訂7#高爐—內(nèi)燃式熱風(fēng)爐升級(jí)改造成安耐克錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐EP項(xiàng)目，以及印度JSW 5872m³高爐新建頂燃式熱風(fēng)爐EP項(xiàng)目，標(biāo)志著具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐與常規(guī)頂燃式熱風(fēng)爐相比，其主要優(yōu)勢(shì)有：

①    低投資：在相同爐容情況下，可使熱風(fēng)爐高度降低，降低工程投資約10%-18%；

②    低能耗：三維渦旋燃燒器與傳統(tǒng)燃燒器相比，節(jié)約煤氣5%-8%；

③    低排放：在拱頂溫度≤1350℃時(shí)，實(shí)現(xiàn)送風(fēng)溫度≥1250℃，NOx排放≤50mg/m³，NOx排放量低于國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)65%以上；

④    高風(fēng)溫：蓄熱室對(duì)燃燒高溫?zé)煔饫寐矢?，降低拱頂溫度與送風(fēng)溫度之間的差值減小到80℃～100℃，提高30～50℃的風(fēng)溫；

⑤    長壽命：采用100余項(xiàng)專利和專有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐系統(tǒng)穩(wěn)定順行30年以上。

高風(fēng)溫是現(xiàn)代高爐的重要技術(shù)特征，提高風(fēng)溫是增加噴煤量、降低焦比、降低生產(chǎn)成本的主要技術(shù)措施。近幾年，國內(nèi)高爐的熱風(fēng)溫度逐步升高，部分高爐風(fēng)溫指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，頂燃式熱風(fēng)爐在我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大型化。

安耐克錐柱旋切頂燃式熱風(fēng)爐自問世以來，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，特別適合我國高爐新建改造使用。隨著環(huán)保排放和能源消耗指標(biāo)日益突出，安耐克將持續(xù)致力于頂燃式熱風(fēng)爐的持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)和配套耐火材料的研發(fā)生產(chǎn)，通過對(duì)爐型結(jié)構(gòu)及耐材配置不斷優(yōu)化升級(jí)，為我國鋼鐵企業(yè)用戶提供高溫長壽、低碳降耗、智能集約的頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：
[1]    張伯鵬 李富朝 王連尉，頂燃熱風(fēng)爐技術(shù)在我國的發(fā)展歷程，煉鐵，2012，P1-6.
[2]    吳啟常.關(guān)于高爐減少NOx和CO排放量的討論[C]//2013年全國冶金能源環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)會(huì)，P2-3.
[3]    馬曉茜,梁淑華.燃?xì)饣鹧嬷袩崃π蚇Ox的生成與控制[J].環(huán)境導(dǎo)報(bào),1997(2):17-20.