燃油(氣)化鐵爐和天然氣沖天爐鉤沉

(威?？婆d鑄造機(jī)械有限公司,山東威海 264205)

燃油(氣)化鐵爐和天然氣沖天爐鉤沉

張明

(威?？婆d鑄造機(jī)械有限公司,山東威海 264205)

詳細(xì)回顧了1970年代中國燃油化鐵爐、燃?xì)饣F爐和天然氣沖天爐的歷史。

燃油化鐵爐；燃?xì)饣F爐；天然氣；沖天爐；歷史

中國燃油和燃?xì)饣F爐的出現(xiàn)時間均略晚于煤粉化鐵爐，而燃油化鐵爐略早于燃?xì)饣F爐。三者出現(xiàn)的時代背景完全相同,期間焦炭量供應(yīng)不足，中國與前蘇聯(lián)軍事對峙、隨時準(zhǔn)備打仗，因此當(dāng)焦炭量供應(yīng)充足、國際關(guān)系緩和后，這幾種化鐵爐均逐漸式微、沉寂。

中國最早存在爐柵的燃?xì)鉀_天爐，于1976年出現(xiàn)在四川地區(qū)。2005年以后由于限制溫室氣體排放國際公約強(qiáng)制生效的原因，該爐重新得到了大家的關(guān)注和研究。

1 燃油化鐵爐

根據(jù)查詢到的文獻(xiàn)記錄，中國第一臺燃油化鐵爐為朝陽農(nóng)業(yè)機(jī)械廠1971年所建的2 t/h臥式重油化鐵爐，該廠當(dāng)時稱[1]：

“在兄弟單位先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā)下，我廠五連廣大革命職工，自己動手設(shè)計，建成了一座2 t/h重油化鐵爐，經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)，效果良好，已初步應(yīng)用于生產(chǎn)，為節(jié)約焦炭闖出了又一條新路?！?/p>

1971年到1975年之間，遼寧省先后有沈陽國營勁松機(jī)械廠[2]、大連機(jī)車車輛廠[3]、沈陽市農(nóng)業(yè)水泵廠[4]、遼寧省新金縣農(nóng)業(yè)機(jī)械廠[5]、營口船舶修造廠[6]、丹東八一五拖拉機(jī)配件廠[7]等5個工廠建造了燃油化鐵爐。其中營口船舶修造廠的燃油化鐵爐以柴油為燃料，為立式爐（見圖1），其余均以重油為燃料、為臥式爐。

圖1 柴油爐爐體結(jié)構(gòu)

重油是原油經(jīng)分餾提取汽油、煤油、柴油后剩下的殘余物，其熱值很高，可達(dá)40～42 MJ/kg，是一種鋼鐵生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)燃料。但是，重油因含石蠟量多而黏度大，作為燃料使用時需預(yù)熱到100 ℃或100℃以上，以降低黏度、利于霧化。

按文獻(xiàn)記錄，中國當(dāng)時的燃油化鐵爐主要集中在遼寧省，一機(jī)部洛陽設(shè)計院在1974年曾稱[8]:“遼沈地區(qū)已有幾十家工廠在使用，在改進(jìn)?！?/p>

另外，在文獻(xiàn)記錄中，河北滄州[7]、山東兗州[9]、山東寧津[10]、黑龍江哈爾濱[8]、廣東粵西地區(qū)[11]也有應(yīng)用。廣東粵西地區(qū)使用燃油化鐵爐的記錄[11]，是中國燃油化鐵爐文獻(xiàn)中最晚的一份記錄。

2 天然氣化鐵爐

中國1970年代的天然氣化鐵爐，屬于反射化鐵爐與沖天爐的一種結(jié)構(gòu)組合，結(jié)構(gòu)陳舊、爐齡短、修砌特別困難，噸鐵天然氣的消耗量在110～140 m3之間。

歷史文獻(xiàn)中有記錄的第一臺天然氣化鐵爐建造于1972年，建造單位為四川省石油管理局總機(jī)修廠，該廠在1975年稱[12]：

“為了充分利用天然氣資源,我廠鑄造車間職工,在廠領(lǐng)導(dǎo)和車間黨支部的領(lǐng)導(dǎo)下,于1972年12月制成2噸/時冷風(fēng)天然氣化鐵爐一臺。”

圖2 長江起重機(jī)廠1.5t/h立式天然氣化鐵爐

四川省自貢市長征機(jī)床廠鑄工車間，是文獻(xiàn)記錄中繼四川省石油管理局總機(jī)修廠之后第二個建造天然氣化鐵爐的單位，該廠稱[13]：

“在兄弟單位的啟發(fā)下, 鑄工車間全體職工自力更生,奮發(fā)圖強(qiáng),因陋就簡,土法上馬,改裝制成一座1.5噸/時天然氣化鐵爐，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，成功地開了80多爐，化鐵液280多噸，并試制了稀土球鐵普通鑄鐵、孕育鑄鐵，完全能滿足我廠生產(chǎn)上的需要，為我廠節(jié)焦、節(jié)廢鋼闖出了一條新路?！?/p>

1976年，成都工學(xué)院鑄造專業(yè)的戢家齊先生在《鑄造機(jī)械》發(fā)表了“天然氣化鐵爐[14]”一文，全面總結(jié)了四川省瀘州、自貢等地區(qū)天然氣化鐵爐的結(jié)構(gòu)和使用情況，同時介紹了長江起重機(jī)廠的1.5 t/h立式天然氣化鐵爐（見圖2）、自貢空壓機(jī)廠的1.5 t/h立—臥混合式天然氣化鐵爐（見圖3）；更有意義的是，戢家齊先生在該文中介紹了東方汽輪機(jī)廠和四川東方紅機(jī)械廠的一種沖天爐型天然氣化鐵爐，他指出該化鐵爐：

“結(jié)構(gòu)與焦炭沖天爐基本相同，主要不同處是在相當(dāng)于風(fēng)口部位裝設(shè)天然氣燒嘴，大約在熔化帶高度安裝爐柵，或耐火材料凸塊，以支撐料柱、或直接由爐底墊支撐物支撐料柱?！?/p>

圖3 自貢空壓機(jī)廠1.5 t/h立-臥混合式天然氣化鐵爐

水冷爐柵是當(dāng)今燃?xì)鉀_天爐的主要結(jié)構(gòu)特征。戢家齊先生在該文中介紹的沖天爐型天然氣化鐵爐中，已存在著支撐料柱的爐柵，按爐柵的服役條件分析，應(yīng)該屬于水冷爐柵。

據(jù)孟繁玉先生編譯的“八十年代前的無焦沖天爐[15]”一文，英國海斯無焦沖天爐有限公司的燃?xì)鉀_天爐技術(shù)約成熟于1977年。中國四川地區(qū)的東方汽輪機(jī)廠或四川東方紅機(jī)械廠，已于1976年以前在使用天然氣沖天爐。也就是說，中國與英國幾乎同時開發(fā)出了存在水冷爐柵的現(xiàn)代天然氣沖天爐。

在戢家齊先生“天然氣化鐵爐”一文中，可以發(fā)現(xiàn)四川省使用天然氣化鐵爐的一些工廠，如自貢長征機(jī)床廠、長江起重機(jī)廠、自貢空壓機(jī)廠、自貢機(jī)械一廠、自貢管件廠、自貢市機(jī)械一廠、東方汽輪機(jī)廠、東方鍋爐廠、四川東方紅機(jī)械廠、川鹽機(jī)修廠、自貢鴻鶴鎮(zhèn)化工廠、成都金具廠、石油起重廠、滬州化工廠等。

除了四川省外，中國其他地方也有使用天然氣化鐵爐的記錄，例如，“1977年，天津市板橋農(nóng)機(jī)廠鑄鐵車間將一座立式煤粉爐改裝成為天然氣化鐵爐[16]”，鞍山鋼鐵公司小型軋鋼廠建造了一臺1.2 t/ h天然氣化鐵爐[17]。

3 燃?xì)鉀_天爐

燃?xì)鉀_天爐與燃?xì)饣F爐，在含義和使用習(xí)慣方面有著細(xì)微的區(qū)別。燃?xì)鉀_天爐是一種以天然氣、石油液化氣為燃料熔化鑄鐵的豎爐，英國人習(xí)慣將其稱為無焦沖天爐。如前文[14]所述，中國獨(dú)立于國外技術(shù)、存在水冷爐柵的燃?xì)鉀_天爐，于1976年前出現(xiàn)于四川地區(qū)。

1991年初，孟繁玉先生編譯了R.T.Taft和H.R.Perkins的文章，最早介紹了英國無焦沖天爐公司（Cokeless Co.LTD）的成立過程以及燃?xì)鉀_天爐的開發(fā)過程，同時詳細(xì)介紹了一內(nèi)徑860 mm燃?xì)鉀_天爐的結(jié)構(gòu)、工作原理、熔煉和環(huán)境保護(hù)方面的優(yōu)越性[15]。孟繁玉先生所編譯的這篇文章，至今仍有重要影響。同年，李廷山先生也介紹了英國無焦沖天爐公司的操作、污染物排放、熔化成本、鐵液質(zhì)量等情況[18]。

1994年，戴靜敏先生介紹了德國德毓克公司（Düker）與電爐雙聯(lián)的新型燃?xì)鉀_天爐，同時強(qiáng)調(diào)了該爐在環(huán)保方面的優(yōu)越性[19]。德毓克公司首先將英國無焦沖天爐公司的燃?xì)鉀_天爐與有芯工頻電爐雙聯(lián)，是對該技術(shù)的一項重要貢獻(xiàn)。

1994年，李文先生向中國介紹了日本的天然氣沖天爐[20]。此后，有多人介紹過國內(nèi)外的燃?xì)鉀_天爐[21-22]。

1997年12月在日本京都通過、2005年2月16日開始強(qiáng)制生效的“京都議定書”，是全世界第一個關(guān)于限制溫室氣體排放的國際公約，中國是該條約的締約國。2005年12月03日，中國國務(wù)院發(fā)布了“關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定”。次年的2月24日，中國國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布了“環(huán)境影響評價公眾參與暫行辦法”?！熬┒甲h定書”及其國內(nèi)一系列限制溫室氣體排放的法規(guī)，徹底改變了中國燃焦沖天爐的生存條件。

2008年，天津新偉祥工業(yè)有限公司投資960余萬元、在中國率先引進(jìn)了英國某公司的10 t/h天然氣沖天爐，與1 400 kW的10 t工頻感應(yīng)電爐雙聯(lián)用于發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣歧管的生產(chǎn)[23]。另外據(jù)稱，2010年，成都銀河動力引進(jìn)了德國某公司的5 t/h天然氣沖天爐，與電爐雙聯(lián)用于發(fā)動機(jī)缸蓋、汽缸套生產(chǎn)。

2010到2013年之間，有多人對天然氣沖天爐進(jìn)行過研究[24-26]。吉守勤、張明等先生2013年在“天然氣沖天爐的研制及其性能[27]”一文中稱：

“據(jù)初步了解，2009年至今幾年間，我國建造的天然氣試驗(yàn)沖天爐不少于12臺（山西不少于6臺、山東2臺、江蘇不少于2臺、湖南1臺、浙江1臺），熔化率范圍涵蓋0.5～10 t/h?！?/p>

2008年至今的世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)引起的鑄造業(yè)蕭條，對燃?xì)鉀_天爐在中國的推廣有不利影響。但長期來看，溫室氣體的排放限制、相對于感應(yīng)電爐的成本優(yōu)勢，對于燃?xì)鉀_天爐的推廣屬于長期利好的因素。

[1] 朝陽農(nóng)業(yè)機(jī)械廠.2噸重油化鐵爐試驗(yàn)成功[J].鑄工,1971,05:22-27.

[2] 沈陽國營勁松機(jī)械廠.蒸汽霧化重油化鐵試驗(yàn)成功[J].鑄工,1971,07:29-34.

[3] 大連機(jī)車車輛廠.重油化鐵爐[J].機(jī)車車輛工藝,1971,06:24-26.

[4] 沈陽市農(nóng)業(yè)水泵廠.油爐化鐵[J].鑄工,1972,02:18-24.

[5] 遼寧省新金縣農(nóng)業(yè)機(jī)械廠.利用2噸立式冷風(fēng)重油化鐵爐生產(chǎn)球墨鑄鐵[J].鑄工,1972,09:11-15.

[6] 營口船舶修造廠.2噸立式柴油化鐵爐[J].鑄造機(jī)械,1972（4）:44-46.

[7] 朱寶成.介紹兩種重油化鐵爐[J].鑄工,1975,02:54-56.

[8] 一機(jī)部洛陽設(shè)計院.0.5～0.8噸/時重柴油化鐵爐[J]. 拖拉機(jī),1974,02:71-77.

[9] 山東充州煤礦機(jī)械廠. 2.5噸重油化鐵爐[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù),1976,Z2:40-42.

[10] 鑄造機(jī)械編輯部.柴油化鐵爐的改進(jìn)[J]. 鑄造機(jī)械,1976（2）:65.

[11] 陳清.粵西地區(qū)的重油化鐵爐[J]. 機(jī)械開發(fā),1994,01:70-72+6.

[12] 四川省石油管理局總機(jī)修廠.天然氣化鐵爐(J).機(jī)械工人技術(shù)資料,1975（9）:37-41 .

[13] 四川省自貢市長征機(jī)床廠鑄工車間.天然氣化鐵爐(J).鑄工,1975(6):42-46.

[14] 戢家齊.天然氣化鐵爐(J). 鑄造機(jī)械,1976(4):31-38.

[15] R.T.Taft,H.R.Perkins,孟繁玉(編譯).八十年代前的無焦沖天爐(J).鑄造設(shè)備研究,1991(1)P54-58.

[16] 天津市板橋農(nóng)機(jī)廠鑄鐵車間.天然氣化鐵爐(J).鑄工,1977(4): 22-34.

[17] 鞍山鋼鐵公司小型軋鋼廠.天然氣化鐵爐(J).鑄工,1977(4):20-27,P29-33.

[18] 李廷山.無焦沖天爐熔煉(J).中國鑄機(jī),1991(3):58-60.

[19] 戴靜敏.無焦沖天爐(J).鐵道機(jī)車車輛工人,1994(10):25-26.

[20] 李文.天燃?xì)鉀_天爐(J).鐵道機(jī)車車輛工人,1993(11):26-27.

[21] T.Bald,W.Hain.無焦沖天爐的熔煉特性(A).第二屆有色金屬及鑄造國際會議論文集(C).中國鑄造協(xié)會,2001.4.

[22] 周繼揚(yáng).國外沖天爐技術(shù)(M).大連:大連理工大學(xué),2009.

[23] 張明,武戰(zhàn)軍,寶林,等.10t/h長爐齡燃?xì)鉀_天爐及其運(yùn)行數(shù)據(jù)(J).鑄造,2014（9):894-899.

[24] 劉瑞玲,劉群山.無焦沖天爐的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)(J).鑄造,2010(10):1080-1082.

[25] 錢建國,趙云龍.天然氣沖天爐的調(diào)查研究(J).鑄造技術(shù),2012(4):480-483.

[26] 吉守勤, 梁潤波,岳創(chuàng)業(yè)，等.研制天然氣沖天爐的重大戰(zhàn)略意義(J).鑄造,2013(3):260-263.

[27] 吉守勤,岳創(chuàng)業(yè),張明,武戰(zhàn)軍. 天然氣沖天爐的研制及其性能(A).2013中國鑄造活動周論文集(C).中國機(jī)械工程學(xué)會:2013.4.

Historical retrospect on fuel and gas blast furnace for smelting iron

ZHANG Ming
(Weihai Kexing Foundry Machinery Co., Ltd., Weihai 264205, Shandong, China)

China’s 1970 years history has been reviewed in detail fuel and gas blast furnace for smelting Iron.

Fuel blast furnace; Gas blast furnace; Gas-fire cupola;History.

TG232.1；

A；

1 006-9658（201 6）04-001 2-03

10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.04.002

2015-10-19

稿件編號:1511-1117

張明（1958—），男，高級工程師，從事燃焦沖天爐、燃?xì)饣F爐的技術(shù)研究和項目規(guī)劃工作.