热风炉系统作为钢铁工序里的耗能大户，在碳中和碳达峰背景下，实现节能降耗、绿色环保显得尤为迫切。2021年6月9-11日，首次以热风炉为主要议题的“（第一届）热风炉绿色、高效、智能新技术交流研讨会”在山东日照召开。此次会议由中国金属学会、山东省冶金设计院股份有限公司（山冶设计）、山东钢铁集团日照有限公司联合主办，来自宝武集团、鞍钢、首钢、河钢、山钢、安钢、本钢、沙钢、包钢、南钢、酒钢、广西钢铁、攀钢、兴澄特钢、中天、湘钢、华菱涟源、联鑫钢铁等企业的代表，重点总结2020年各单位热风炉生产运行情况，共同探讨了热风炉系统绿色智能设计、达标排放、节能减排、生产维护实践等共性问题，探讨了疫情时代下热风炉生产、管理的重点问题及解决办法，展望了中国热风炉的未来发展方向。
1.山冶设计热风炉技术的研发与推广
山冶设计一直以高效低耗、绿色智能为目标，进行热风炉技术的研发与推广。自2002年设计了中国第一座顶燃式热风炉以后，山冶设计对于顶燃式热风炉技术不断研发、创新、完善，并致力于在国内广泛推广应用。近20年来，该技术从无到有，呈几何级数飞速增长，目前国内600余座高炉都配置了顶燃式热风炉，成为业界公认的最先进的热风炉技术。山冶设计作为热风炉绿色、高效、智能新技术的倡导者，本次研讨会的召开正是以推进热风炉技术，提高全行业对热风炉系统发展的关注与重视为出发点。
山冶设计董事长魏新民在致欢迎辞时表示，山冶设计坚持“一切为用户着想”的服务理念，积极响应国家产业结构调整、新旧动能转换、一带一路布局，确定了“聚焦绿色智能冶金、发展市政新兴产业、打造国际一流品牌”的发展方向，形成了绿色高效的工程建设品牌和全方位的经营运作模式。未来，公司将竭尽全力，为推动钢铁工业，特别是热风炉的绿色高效智能新技术创新升级贡献力量。
山冶设计副院长刘红军作了题为《绿色、智能顶燃式热风炉的探索与应用》报告，介绍了顶燃式热风炉发展历史、评价标准、常见故障、山冶设计的特色技术、未来发展规划。刘红军称，在20年不断研发与应用过程中，山冶设计总结了十大特色技术，并初步制定了热风炉评价标准，从工作指标选择、系统结构配置等方面提出了中肯的建议和意见。最后，刘红军在报告中分析了顶燃式热风炉存在蓄热体中心温度偏低，蓄热体截面温度分布不均匀的问题，并在燃烧器结构上做出了适应性的改变，提高了温度分布均匀性。
2.山冶设计顶燃式热风炉技术特色和先进性
1）定制化高效燃烧器：
◆基础设计结合计算机仿真优化定制高效燃烧器；
◆燃烧室截面温度分布均匀度提升10%，温差<25℃；
◆燃烧器隔热层，可使
空煤气环腔外壁温度降低200℃，有效降低热损失。
2）蓄热体温度场仿真技术：改变以往片面截取蓄热体纵向温度点进行蓄热体计算的方式，全面分析蓄热体热交换过程，建立温度场热交换模型，加入时间坐标，精确得出蓄热体关键设计指标：加热面积和蓄热能力（砖重）。
3）炉壳有限元计算：对炉壳应力、拱顶砌体变形量进行分析，优化炉壳结构。
4）热风管系补偿技术：
◆合理设置补偿器、拉杆、支架，分段补偿，消除应力：
◆合理设置支管补偿器，避免热风阀法兰受扭矩；
◆总管-支管三岔口设导向点，避免挤砖掉砖；
◆合理消除固定点水平推力，大大减小框架受力；
◆绝热层使用低铁莫来石保温砖，抗高温高压性能好，长期使用不粉化。
5）热风出口稳定结构技术：热风出口完全坐落在炉体直段上，使用组合砖砌筑形式，热风出口采用稳定的三环结构，彻底解决热风出口易跑风发热的弱点，保证热风出口长期使用稳定性。
6）自动烧炉控制系统：
自动烧炉控制系统可提高风温5℃，节省煤气消耗5%；燃烧过程全自动控制，在工况满足的条件下无需人工干预。
7）炉壳全钢支撑臂结构：
取消支撑臂耐火混凝土，节省投资。
8）碟形炉底结构：彻底解决刚性炉底上翘现象。
9）冷风分配装置：将冷风在蓄热体截面上的均匀度提高10%。
10）热风炉烟气脱硫技术：
针对高炉煤气中残留硫化物，采用SDS干法脱硫成套技术。
3.山冶设计绿色、高效、长寿热风炉系统参数
根据山冶设计20年来对顶燃式热风炉的研发与应用的实践经验，并结合广大用户的意见反馈，山冶设计初步提出了炼铁热风炉系统评价标准，为热风炉参数设定、结构设计、系统配置等方面提供了参考依据，已达到了绿色、高效、长寿的热风炉系统要求。
1）热风炉风温：1200℃以下，节焦效果较为明显，1250℃以上，节焦效果降低50%；综合热风炉热效率、氮氧化物排放、热风炉系统的装备水平，建议热风炉平均风温1250℃，长期目标1300℃。
2）热风炉系统热效率：
◆热风炉系统热效率要达到82%；
◆1250℃风温，不建议外加燃烧系统以提高风温。而通过提高烟气温度，来提高蓄热体蓄热量、空煤气预热温度。
3）热风炉蓄热体：全面分析蓄热体热交换过程，建立温度场热交换模型，加入时间坐标，精确得出蓄热体关键设计指标：加热面积和蓄热能力（砖重）；再次强调要重视蓄热体的设计，特别是要满足砖重指标，提高风温、降低拱顶与热风温度差值，砖重起到很关键作用。
◆单位鼓风加热面积达到44m2·（m3·min）-1， 三座热风炉单位鼓风砖重达到1.1t·（m3·min）-1，四座热风炉单位鼓风砖重达到1.3
t·（m3·min）-1。
◆高温区使用高导热硅砖增加传导传热系数及热容量；
◆采用纳米涂料，增加辐射传热系数；
◆中间不建议使用高铝砖；
◆新建项目推荐使用19孔?30孔径格子砖。
4.山冶设计大型高炉集成技术与装备
山冶设计炼铁部副部长李庆洋在题为《大型高炉集成技术与装备》的报告中介绍了由山冶设计总体规划、自主设计并采用“EPC”总承包模式建成投产的山钢日照精品基地2座5100m3高炉项目情况。该项目是目前国内外采用“EPC”模式建成的最大容积高炉。1#和2#5100m3高炉分别于2017年12月和2019年4月投产。投产后，均快速达产达效，炉况稳定顺行，高炉投产后第二个月指标与国内同级别高炉相比，达到行业领先水平。
报告中重点介绍了山钢日照精品基地2×5100m3高炉系统采用的先进技术，分别是：1）紧凑型铁钢界面技术；2）特大型高炉长寿综合技术；3）现代化出铁场综合技术；4）炉顶均压煤气回收技术； 5）特大型高炉顶燃式热风炉技术；6）“洁净型”转鼓法渣处理技术；7）“联合矿焦槽”及全自动控制技术； 8）高炉煤气净化综合技术；9）全自动精准喷煤技术；10）特大型液压铁水罐倾翻技术； 11）大型高炉智能化技术。集中体现了高效、低耗、长寿、环保、智能化大型高炉特点。
5.山冶设计热风炉改造工程实践
山冶设计热风炉公司副经理丛培生作了题为《热风炉改造工程实践》的报告，结合山冶设计近20年的热风炉工程实践，详细介绍了内燃式热风炉、外燃式热风炉、套筒顶燃式等传统炉型改造成顶燃式的工程实例及心得体会。其中重点介绍了内燃式热风炉的结构缺陷和不同的工程改造实例。目前国内还有超过200余座高炉配置内燃式热风炉，简单的修复并不能解决其固有的结构缺陷。山冶设计自从2006年起就进行内燃式改顶燃式的工程探索，至今已完成各类内燃式改顶燃式工程30余项，针对在线改造、新旧热风管道对接、原有系统利旧等难点问题都积累了丰富的工程经验，此次结合工程实例介绍了邯钢邯宝2#3200m3高炉热风炉改造、潍坊特钢3#、4#1260m3高炉热风炉改造、南钢一炼铁2500m3高炉热风炉改造、安赛乐米塔尔波兰工厂2000m3高炉热风炉改造工程、江苏沙钢3×2500m3高炉热风炉改造五种典型案例，给与会人员提供了有价值的参考经验。
本次会议汇集了全国各大钢企炼铁厂和热风炉系统专家，针对中国炼铁热风炉中存在的问题进行了深入讨论和交流，并对热风炉今后的发展方向进行了全面展望。本次会议的召开，能够切实推进钢铁企业间的深入交流，促进实际生产问题的解决，推进热风炉相关标准的制修订，有效提升热风炉及炼铁技术水平，对提升中国钢铁工业高质量发展及实现钢铁低碳绿色化意义重大。
（刘红军 丛培生）
