燃油(气)化铁炉和天然气冲天炉钩沉

(威海科兴铸造机械有限公司,山东威海 264205)

燃油(气)化铁炉和天然气冲天炉钩沉

张明

(威海科兴铸造机械有限公司,山东威海 264205)

详细回顾了1970年代中国燃油化铁炉、燃气化铁炉和天然气冲天炉的历史。

燃油化铁炉；燃气化铁炉；天然气；冲天炉；历史

中国燃油和燃气化铁炉的出现时间均略晚于煤粉化铁炉，而燃油化铁炉略早于燃气化铁炉。三者出现的时代背景完全相同,期间焦炭量供应不足，中国与前苏联军事对峙、随时准备打仗，因此当焦炭量供应充足、国际关系缓和后，这几种化铁炉均逐渐式微、沉寂。

中国最早存在炉栅的燃气冲天炉，于1976年出现在四川地区。2005年以后由于限制温室气体排放国际公约强制生效的原因，该炉重新得到了大家的关注和研究。

1 燃油化铁炉

根据查询到的文献记录，中国第一台燃油化铁炉为朝阳农业机械厂1971年所建的2 t/h卧式重油化铁炉，该厂当时称[1]：

“在兄弟单位先进经验的启发下，我厂五连广大革命职工，自己动手设计，建成了一座2 t/h重油化铁炉，经过多次反复试验，效果良好，已初步应用于生产，为节约焦炭闯出了又一条新路。”

1971年到1975年之间，辽宁省先后有沈阳国营劲松机械厂[2]、大连机车车辆厂[3]、沈阳市农业水泵厂[4]、辽宁省新金县农业机械厂[5]、营口船舶修造厂[6]、丹东八一五拖拉机配件厂[7]等5个工厂建造了燃油化铁炉。其中营口船舶修造厂的燃油化铁炉以柴油为燃料，为立式炉（见图1），其余均以重油为燃料、为卧式炉。

图1 柴油炉炉体结构

重油是原油经分馏提取汽油、煤油、柴油后剩下的残余物，其热值很高，可达40～42 MJ/kg，是一种钢铁生产的优质燃料。但是，重油因含石蜡量多而黏度大，作为燃料使用时需预热到100 ℃或100℃以上，以降低黏度、利于雾化。

按文献记录，中国当时的燃油化铁炉主要集中在辽宁省，一机部洛阳设计院在1974年曾称[8]:“辽沈地区已有几十家工厂在使用，在改进。”

另外，在文献记录中，河北沧州[7]、山东兖州[9]、山东宁津[10]、黑龙江哈尔滨[8]、广东粤西地区[11]也有应用。广东粤西地区使用燃油化铁炉的记录[11]，是中国燃油化铁炉文献中最晚的一份记录。

2 天然气化铁炉

中国1970年代的天然气化铁炉，属于反射化铁炉与冲天炉的一种结构组合，结构陈旧、炉龄短、修砌特别困难，吨铁天然气的消耗量在110～140 m3之间。

历史文献中有记录的第一台天然气化铁炉建造于1972年，建造单位为四川省石油管理局总机修厂，该厂在1975年称[12]：

“为了充分利用天然气资源,我厂铸造车间职工,在厂领导和车间党支部的领导下,于1972年12月制成2吨/时冷风天然气化铁炉一台。”

图2 长江起重机厂1.5t/h立式天然气化铁炉

四川省自贡市长征机床厂铸工车间，是文献记录中继四川省石油管理局总机修厂之后第二个建造天然气化铁炉的单位，该厂称[13]：

“在兄弟单位的启发下, 铸工车间全体职工自力更生,奋发图强,因陋就简,土法上马,改装制成一座1.5吨/时天然气化铁炉，经过反复试验，成功地开了80多炉，化铁液280多吨，并试制了稀土球铁普通铸铁、孕育铸铁，完全能满足我厂生产上的需要，为我厂节焦、节废钢闯出了一条新路。”

1976年，成都工学院铸造专业的戢家齐先生在《铸造机械》发表了“天然气化铁炉[14]”一文，全面总结了四川省泸州、自贡等地区天然气化铁炉的结构和使用情况，同时介绍了长江起重机厂的1.5 t/h立式天然气化铁炉（见图2）、自贡空压机厂的1.5 t/h立—卧混合式天然气化铁炉（见图3）；更有意义的是，戢家齐先生在该文中介绍了东方汽轮机厂和四川东方红机械厂的一种冲天炉型天然气化铁炉，他指出该化铁炉：

“结构与焦炭冲天炉基本相同，主要不同处是在相当于风口部位装设天然气烧嘴，大约在熔化带高度安装炉栅，或耐火材料凸块，以支撑料柱、或直接由炉底垫支撑物支撑料柱。”

图3 自贡空压机厂1.5 t/h立-卧混合式天然气化铁炉

水冷炉栅是当今燃气冲天炉的主要结构特征。戢家齐先生在该文中介绍的冲天炉型天然气化铁炉中，已存在着支撑料柱的炉栅，按炉栅的服役条件分析，应该属于水冷炉栅。

据孟繁玉先生编译的“八十年代前的无焦冲天炉[15]”一文，英国海斯无焦冲天炉有限公司的燃气冲天炉技术约成熟于1977年。中国四川地区的东方汽轮机厂或四川东方红机械厂，已于1976年以前在使用天然气冲天炉。也就是说，中国与英国几乎同时开发出了存在水冷炉栅的现代天然气冲天炉。

在戢家齐先生“天然气化铁炉”一文中，可以发现四川省使用天然气化铁炉的一些工厂，如自贡长征机床厂、长江起重机厂、自贡空压机厂、自贡机械一厂、自贡管件厂、自贡市机械一厂、东方汽轮机厂、东方锅炉厂、四川东方红机械厂、川盐机修厂、自贡鸿鹤镇化工厂、成都金具厂、石油起重厂、沪州化工厂等。

除了四川省外，中国其他地方也有使用天然气化铁炉的记录，例如，“1977年，天津市板桥农机厂铸铁车间将一座立式煤粉炉改装成为天然气化铁炉[16]”，鞍山钢铁公司小型轧钢厂建造了一台1.2 t/ h天然气化铁炉[17]。

3 燃气冲天炉

燃气冲天炉与燃气化铁炉，在含义和使用习惯方面有着细微的区别。燃气冲天炉是一种以天然气、石油液化气为燃料熔化铸铁的竖炉，英国人习惯将其称为无焦冲天炉。如前文[14]所述，中国独立于国外技术、存在水冷炉栅的燃气冲天炉，于1976年前出现于四川地区。

1991年初，孟繁玉先生编译了R.T.Taft和H.R.Perkins的文章，最早介绍了英国无焦冲天炉公司（Cokeless Co.LTD）的成立过程以及燃气冲天炉的开发过程，同时详细介绍了一内径860 mm燃气冲天炉的结构、工作原理、熔炼和环境保护方面的优越性[15]。孟繁玉先生所编译的这篇文章，至今仍有重要影响。同年，李廷山先生也介绍了英国无焦冲天炉公司的操作、污染物排放、熔化成本、铁液质量等情况[18]。

1994年，戴静敏先生介绍了德国德毓克公司（Düker）与电炉双联的新型燃气冲天炉，同时强调了该炉在环保方面的优越性[19]。德毓克公司首先将英国无焦冲天炉公司的燃气冲天炉与有芯工频电炉双联，是对该技术的一项重要贡献。

1994年，李文先生向中国介绍了日本的天然气冲天炉[20]。此后，有多人介绍过国内外的燃气冲天炉[21-22]。

1997年12月在日本京都通过、2005年2月16日开始强制生效的“京都议定书”，是全世界第一个关于限制温室气体排放的国际公约，中国是该条约的缔约国。2005年12月03日，中国国务院发布了“关于落实科学发展观加强环境保护的决定”。次年的2月24日，中国国家环境保护总局发布了“环境影响评价公众参与暂行办法”。“京都议定书”及其国内一系列限制温室气体排放的法规，彻底改变了中国燃焦冲天炉的生存条件。

2008年，天津新伟祥工业有限公司投资960余万元、在中国率先引进了英国某公司的10 t/h天然气冲天炉，与1 400 kW的10 t工频感应电炉双联用于发动机进、排气歧管的生产[23]。另外据称，2010年，成都银河动力引进了德国某公司的5 t/h天然气冲天炉，与电炉双联用于发动机缸盖、汽缸套生产。

2010到2013年之间，有多人对天然气冲天炉进行过研究[24-26]。吉守勤、张明等先生2013年在“天然气冲天炉的研制及其性能[27]”一文中称：

“据初步了解，2009年至今几年间，我国建造的天然气试验冲天炉不少于12台（山西不少于6台、山东2台、江苏不少于2台、湖南1台、浙江1台），熔化率范围涵盖0.5～10 t/h。”

2008年至今的世界经济危机引起的铸造业萧条，对燃气冲天炉在中国的推广有不利影响。但长期来看，温室气体的排放限制、相对于感应电炉的成本优势，对于燃气冲天炉的推广属于长期利好的因素。

[1] 朝阳农业机械厂.2吨重油化铁炉试验成功[J].铸工,1971,05:22-27.

[2] 沈阳国营劲松机械厂.蒸汽雾化重油化铁试验成功[J].铸工,1971,07:29-34.

[3] 大连机车车辆厂.重油化铁炉[J].机车车辆工艺,1971,06:24-26.

[4] 沈阳市农业水泵厂.油炉化铁[J].铸工,1972,02:18-24.

[5] 辽宁省新金县农业机械厂.利用2吨立式冷风重油化铁炉生产球墨铸铁[J].铸工,1972,09:11-15.

[6] 营口船舶修造厂.2吨立式柴油化铁炉[J].铸造机械,1972（4）:44-46.

[7] 朱宝成.介绍两种重油化铁炉[J].铸工,1975,02:54-56.

[8] 一机部洛阳设计院.0.5～0.8吨/时重柴油化铁炉[J]. 拖拉机,1974,02:71-77.

[9] 山东充州煤矿机械厂. 2.5吨重油化铁炉[J]. 煤炭科学技术,1976,Z2:40-42.

[10] 铸造机械编辑部.柴油化铁炉的改进[J]. 铸造机械,1976（2）:65.

[11] 陈清.粤西地区的重油化铁炉[J]. 机械开发,1994,01:70-72+6.

[12] 四川省石油管理局总机修厂.天然气化铁炉(J).机械工人技术资料,1975（9）:37-41 .

[13] 四川省自贡市长征机床厂铸工车间.天然气化铁炉(J).铸工,1975(6):42-46.

[14] 戢家齐.天然气化铁炉(J). 铸造机械,1976(4):31-38.

[15] R.T.Taft,H.R.Perkins,孟繁玉(编译).八十年代前的无焦冲天炉(J).铸造设备研究,1991(1)P54-58.

[16] 天津市板桥农机厂铸铁车间.天然气化铁炉(J).铸工,1977(4): 22-34.

[17] 鞍山钢铁公司小型轧钢厂.天然气化铁炉(J).铸工,1977(4):20-27,P29-33.

[18] 李廷山.无焦冲天炉熔炼(J).中国铸机,1991(3):58-60.

[19] 戴静敏.无焦冲天炉(J).铁道机车车辆工人,1994(10):25-26.

[20] 李文.天燃气冲天炉(J).铁道机车车辆工人,1993(11):26-27.

[21] T.Bald,W.Hain.无焦冲天炉的熔炼特性(A).第二届有色金属及铸造国际会议论文集(C).中国铸造协会,2001.4.

[22] 周继扬.国外冲天炉技术(M).大连:大连理工大学,2009.

[23] 张明,武战军,宝林,等.10t/h长炉龄燃气冲天炉及其运行数据(J).铸造,2014（9):894-899.

[24] 刘瑞玲,刘群山.无焦冲天炉的结构及特点(J).铸造,2010(10):1080-1082.

[25] 钱建国,赵云龙.天然气冲天炉的调查研究(J).铸造技术,2012(4):480-483.

[26] 吉守勤, 梁润波,岳创业，等.研制天然气冲天炉的重大战略意义(J).铸造,2013(3):260-263.

[27] 吉守勤,岳创业,张明,武战军. 天然气冲天炉的研制及其性能(A).2013中国铸造活动周论文集(C).中国机械工程学会: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

稿件编号:1511-1117

张明（1958—），男，高级工程师，从事燃焦冲天炉、燃气化铁炉的技术研究和项目规划工作.