我国钢铁企业炼铁高炉现在运行的热风炉绝大部分都是用高炉鼓风机的风进行充压换炉，在实际操作中，当打开充压（均压）阀时，高炉鼓风机的风压将突然降低，会造成高炉风压、风量、炉内气流、透气性指数、炉顶压力等指标波动，影响高炉炉况稳定，这会导致高炉能耗增加、产量降低，同时也会降低热风炉风温和缩短使用寿命。河南省豫兴热风炉工程技术有限公司（下文简称豫兴公司）自主创新研发的专利技术——一种使用独立供风系统的无波动换炉技术及其方案，经过高炉生产实践证明，这种无波动换炉技术可以稳定高炉炉况、增加产量、提升热风炉风温、稳定热风炉热负荷、延长热风炉寿命，增加钢铁企业利润，具有良好的节能增产效果。

　　在炼铁高炉生产实践中，采用最广泛的方法是把高炉鼓风机鼓出的风鼓入高温蓄热的热风炉蓄热体进行换热，再将高温热风鼓入高炉进行冶炼。实践证明，鼓入风温越高节省的焦炭越多，节能增产的效果就越好，因此高风温一直是高炉工作者的追求。蓄热式热风炉就是为高炉提供持续、稳定高风温的关键设备。实践中高炉热风炉常用的配置及运行方式主要有2种：即配置3座热风炉实施两烧一送，配置4座热风炉实施两烧两送。其运行方式由燃烧转换为送风过程必然有一个换炉环节。换炉前蓄热（燃烧）的热风炉炉内压力为低压（微正压），而热风主管、冷风管道内则是高压（压力在 0.4MPa~0.5MPa）；冷风阀、热风阀靠热风炉侧为低压，靠近热风主管、冷风管道侧为高压，这样就会造成冷风阀、热风阀两侧压力相差几十倍，无法打开，因此必须对蓄热（燃烧转送风）的热风炉进行高压充压，使冷风阀、热风阀两侧的压力相等，冷风阀、热风阀才能打开进行换炉送风。我国钢铁企业现在运行的热风炉绝大部分都是用高炉鼓风机的风进行充压，在实践操作中当打开充压（均压）阀时，由于均压时分流了部分鼓风机冷风，又因热风炉的容积较大，使高炉鼓风机的风压突然降低，会造成高炉风压、风量、炉内气流、透气性指数、炉顶压力等指标波动，这样对高炉的稳定运行造成破坏。为了降低波动，有的采用高炉鼓风机风量预留15%~25%的富余量用于充压；有的将高炉鼓风机的风均压阀门开小，以小流量进行均压，这种操作均压时间非常长，虽然波动减小，但是缩短了热风炉的有效烧炉时间，降低了热风炉的使用效率。

　　具体说，传统热风炉换炉技术的弊端有以下几种：

　　一是利用高炉鼓风机的风进行充压换炉会影响高炉炉况，降低高炉产量，增加消耗。高炉在正常运行时，会形成块状带、软熔带、滴落带、风口带等五带。其中软熔带对冶炼过程最为关键，也是影响高炉炉况顺行和高产低耗的关键。若不采用其他技术措施，而在高炉满负荷生产的条件下对热风炉进行充压，高炉鼓风压力会产生60kPa以上的压力降，这种压力降会破坏高炉内W型或倒V型软熔带，高炉必须经过一段时间运行才能形成新的W型或倒 V型软熔带，如此必然会增加高炉消耗，降低高炉产量。

　　二是采用将高炉鼓风机留出12%以上富余量，以降低换炉时对高炉炉况的波动。以河北某厂1号高炉为例，正常生产时鼓风量为5250Nm³/min，风量富余率13%，则高炉鼓风机风量为 6000Nm³/min，风压为440kPa，鼓风机需配电机38000kW，实践操作中60分钟换一次炉。高炉鼓风机配有变频器（理论富余量节电率为40%），则每小时鼓风机电机将浪费2964kWh的电能，实践中变频器基本达不到节电40%的目标，因此实际浪费的电能将超过3000kWh。即便如此，该厂1号高炉在充压3分钟时，高炉风压依然降低了26kPa，还会对高炉炉况产生较大影响，如果要进一步降低这种影响就必须进一步提高鼓风机富余量，浪费的电量也将会更多。

　　三是均压换炉时间受高炉值班室限制。由于高炉生产过程中要求风量和风压处于相对稳定状态，因此热风炉换炉操作受到高炉值班室的严格控制，操作人员在进行热风炉换炉操作前需发一信号至高炉和燃气部门，得到认可后方可进行。工作人员在进行换炉操作时需按照既定程序根据每次换炉时的不同情况准确控制多个阀门的开合程度，包括调节风机静叶开度、调节均压阀开度、观察热风炉内压力变化控制充压时间、开关冷热风阀门等多个步骤以完成换炉操作。

　　四是容易造成设备故障。一方面均压时风机负荷提升，容易对机械及电气系统造成冲击，造成电网波动；另一方面换炉操作时需频繁调整静叶和防喘阀，造成静叶磨损大和防喘阀易损坏，影响高炉生产，在出铁前换炉还可能造成风口倒灌事故。

　　为克服上述热风炉换炉技术的弊端，豫兴公司研发了“一种热风炉无波动换炉高效转化装置及控制方法”的专利技术专利号为CN202110862040.7）。该技术使用一套独立的供风系统，由独立的高压气罐、空压机、调压阀组及相关管道阀门组成。采用这种换炉技术，热风炉换炉充压不用高炉鼓风机的风，而另加一台空压机对热风炉进行充压，空压机的风与鼓风机的风同属压缩空气，充压介质的性质没有发生改变。改造时，只需将压缩空气管连接在冷风支管上（冷风阀与热风炉之间），原管道及系统不做调整，在管道上增加一个液动或气动阀门，即可满足用压缩空气进行充压的要求，热风炉原工艺不做改变。

　　这种无波动换炉技术除了换炉时不引起高炉鼓风压力波动外，还具有以下特点：

　　一是可避免风口倒灌。采用高炉鼓风机的风充压换炉会引起高炉鼓风炉压突然降低，如果铁水罐不到位，高炉快出铁时，炉压突然降低会引起风口倒灌，因此目前热风炉换炉必须受高炉值班室控制。如采用无波动换炉后，热风炉换炉时不会引起高炉热风压突然降低而保持无压力波动状态，从而避免风口倒灌事故的发生。

　　二是可实现全自动无人操作，稳定热风的热负荷，延长热风炉寿命。采用无波动换炉后，热风炉换炉不会引起高炉炉压波动，热风炉保证高炉的风温即可。混风调节阀和风量调节阀可以由高炉值班室直接控制。热风炉可以采取定时或定温全自动换炉，因此热风炉可实现全自动无人操作。热风炉如能保证按时换炉，也就稳定了热风的热负荷。比如高炉要求1250℃的风温，拱顶温度烧到1350℃，开始送风时混风阀自动开大，保证1250℃的风温，在运行中混风阀自动关小，当混风阀全关闭而不能满足1250℃的风温时将自动换炉。这确保了送风末期1250℃风温底温，不会发生延时换炉把底温降低到1200℃甚至更低的情况。因此无波动换炉稳定了热风的热负荷，延长了热风炉寿命。

　　三是可以提高风温。对于满负荷的高炉，原来的换炉技术换炉充压会占用13分钟~15分钟，缩短了热风炉烧炉时间，也就降低了其蓄热能力。采用无波动换炉后，可以延长烧炉时间，或适当缩短送风时间，可提高送风温度。

　　四是可以提高产量。采用无波动换炉后炉况稳定顺行，可以增产降耗。对于已建成的高炉，如果已满负荷运行，采用无波动换炉后可将高炉鼓风机用于向热风炉充压的风用于炼铁，充压使用的风量与热风炉的大小、热风炉的座数有关，一般可增产0.3%~0.5%。对于预留鼓风机风量富余 15%~25%的高炉，采用无波动换炉后可实现满负荷运行，产量可提高15%~25%。

　　五是无波动换炉可以降低投资。对于新建高炉采用无波动换炉，可采用满负荷设计，高炉风机可不留15%~25%的充压富余量，可选用小一号的鼓风机，其设备投资在扣除空压机费用后，可减少10%以上投资。以河北纵横丰南1号高炉为例，原方案装机容量为38000kW，若使用无波动换炉技术装机容量仅需33650kW。这样加上变频器等配套设备，新方案可节约投资11%以上。

　　山西吕梁建龙实业有限公司炼铁厂（下文简称吕梁建龙）1800m³高炉及其配套的3座热风炉，在采用无波动换炉系统后，换炉时间从18分钟缩短到5 分钟，风温从1170℃提高到1210℃，高炉炉况运行数据曲线得到全面改善，生铁质量得到明显提高，每年可增加利润1000余万元：一是吕梁建龙采用无波动换炉后，延长烧炉时间，可提高风温 20℃，降低焦比0.5%，以目前燃料比520千克/吨计算，燃料比可降低2.6千克/吨；高炉以日产4500吨计，日节焦11.7吨，年节焦4095吨，以焦炭价格为2500元/吨计，一年节约焦炭价值1023.75万元。二是利用压缩空气代替热风炉冷风均压，相当于高炉增加了风量，每日可增加生铁产量44吨，每年可增铁15400吨，生铁利润按照150元/吨，每年增产生铁利润为231万元。三是使用压缩空气进行均压，每次均压需要压缩空气1600立方米，压缩空气成本为0.1元/立方米。每次均压成本为160元，40分钟换炉，每年压缩空气费用为201.6万元。每年利润合计为1053.15万元，因此，吕梁建龙工程投资（利旧空压站）回收期仅需4个月。

　　实践证明：采用独立空压机充压的无波动换炉技术，可以避免高炉炉况波动，缩短充压时间，提高风温，降低能源消耗，提高生铁质量和生铁产量；同时热风炉换炉不受高炉值班室限制，可按时或按温度换炉，稳定了热风炉热负荷，延长热风炉寿命。山西吕梁建龙无波动换炉技术实践取得了巨大的经济效益，证明此技术是一项可行、可推广的节能增产的好技术。（刘力铭 刘力源 符政学 艾水生）

图为豫兴公司为中铁装备公司的3X2500m³高炉热风炉无波动换炉装置配套的储气罐设备。

图为由豫兴公司建设的辽宁鞍山宝得钢铁公司1080m³高炉热风炉无波动换炉装置配套的储气罐设备。