3 沖天爐節能及環保的途徑

　　3．1提高沖天爐熔煉性能是節能和環保的基礎

　　3．1．1合理的爐型結構
　　沖天爐最佳熔煉性能應有最合理的爐型結構與之相適應。爐型結構是由鑄件技術要求和爐料、燃料等情況決定的。一般熔化型沖天爐不依其冶金過程獲得鑄件要求的成分，主要是C、Si含量。爐料按鑄件成分要求配置，多采用兩排大間距或多排風口，造成氧化性的爐內氣氛，以提高燃燒比，充分利用燃料熱量。為使爐料充分預熱，爐子應有足夠的有效高度，一般為平均爐徑的5倍-10倍(小爐取大值)。為防止鐵水降溫和過量增碳，爐缸深度一般不宜過大。而冶金型沖天爐是以低C、低Si爐料為主，鐵水的碳、硅含量大部分依賴熔煉中增加。因此爐型必須保證爐內的還原性氣氛。采用單排或兩排大間距風口形成較大還原帶；4叩cC以上的預熱送風補充爐內熱量并加速焦炭燃燒，使氧化帶更短，溫度更高。
　　風口比及風口傾角取決于焦炭塊度與強度，強度低、塊度小的焦炭送風阻力大，采用小的風口比如1％-3％可增大送風動力以吹透底焦。向下傾角可減輕爐壁效應。曲線爐膛除節省底焦、過熱帶熱量集中外，爐徑更大的熔化帶減緩了爐氣上升速度。使煙塵有利于向渣中轉移，減少有害物質的排放量。
　　爐襯應選擇高耐火度、高強度材料，尤其搪襯材料，應采用合理的成分配比，使其只有高耐火度和抗侵蝕性。越抗侵蝕的爐襯，爐膛尺寸、形狀改變得越慢，產生的渣量越少，污染少，熱量損火也少。減少爐壁散熱既減少能量浪費也減少熱污染。為此，在爐殼爐襯之間應認真設置隔熱層，并不要吝惜選用導熱率更低而可能價格較高的絕熱材料。如果是預熱送風，則應該用絕熱材料嚴密包敷熱風管道及換熱器外殼。水冷爐壁對于長時間連續熔煉的沖天爐尤其是無爐襯沖天爐是必要的，可以減緩爐襯侵蝕，保護爐殼，但同時損失了大量熱量。在冷卻水的循環中設置熱能利用環節可回收一部分熱量。
　　噪聲是動力的浪費。選擇高效低噪音風機、采用稍大些的送風管徑并在其布置上減少轉彎、縮短距離，都可收到節能和降低噪聲的效果。

　　3．1．2改善送風制度
　　風炭配合是沖天爐熔煉的第一要素。而送風制度必須符合焦炭的燃燒條件和鐵料熔化、鐵水過熱及冶金要求所需要的爐內熱量分布和爐內氣氛。因此，鼓風機的輸出壓力必須稍大于送風管路和熔煉時爐內總阻力之和，以保證進入爐內的風量滿足送風強度的要求，送風強度取決于焦鐵比，過大的送風強度能形成更大的氧化帶和更高的爐氣流速，也增強了爐內的氧化氣氛，增加了元素的燒損。過去曾大力推薦“滿風足壓”，送風強度甚至超過最惠送風強度30％-50％是與當時使用低強度、高灰份、高反應性的土焦及多排小風口爐型相適應的，也是過分強調節焦使然。在節焦的同時，也常帶來鐵水氧化的不良后果。目前，我國沖天爐爐料中，廢鋼、尤其是輕薄廢鋼的比例很大。要求沖天爐有一定的還原性氣氛，以更有利于鐵水增C和增Si，所以，用較低的送風強度及采用預熱送風、脫濕、富氧送風等方法縮短氧化帶，增大還原帶。在這種情況下，焦鐵比一般較高，常在1：7左右；專用于熔煉鋼屑的小容量爐子，焦鐵比高至1：2。
　　在熔煉過程中，送風強度不是恒定的，它隨爐襯的侵蝕而減小；使用定壓式風機時，也會隨爐內阻力的變化而增減；使用定容式風機則會因為送風系統的泄漏(如打開風眼窗、開渣口等)而變化。在小批量、多品種車間，對鐵水的流量要求往往是變化的，有時也會通過改變風量及調整焦鐵比而調整熔化率和出鐵溫度。
　　鑄件的產量和質量要求、結構特點是決定焦鐵比和送風強度的主要因素。根據熔化率、鐵水溫度、鐵水和熔渣狀態及時調整風量和層焦量，可以取得好的經濟與環保效果。
　　風量的分配是影響爐內熱量分布和氣氛的重要因素。多排小風口沖天爐的主風口設置在底焦柱稍偏下部位；各排風口間距離保證它們的氧化區相接，從而形成連續的氧化帶；上排風口進風量更關注爐氣中的CO的燃燒，以控制較高的燃燒比。過高的氧化氣氛惡化了冶金環境，但提高焦炭熱量的利用率；較小的風口形成較高的進風速度，更適合使用灰份較高、塊度小、反應性高的焦炭。兩排大間距風口沖天爐的主風口設置在上排，形成兩個氧化高溫區，熱量比較集中，可將鐵水過熱至更高溫度；兩排風口之間有較大的還原區，形成良好的冶金環境；上排風口的進風比例大，除焦炭燃燒外，也使還原區上來的CO充分燃燒，保證提供鐵水過熱和熔化帶爐料熔化所需要的熱量。兩排大間距沖天爐煙氣中CO含量較高，焦炭熱量的利用率不及多排小風口；但是它出鐵溫度高，元素燒損少；更適于反應性差，塊度較大且均勻，強度較高的焦炭。由于其較好的冶金性能，當采用高溫預熱鼓風時，可全部使用廢鋼及大量鋼屑熔制鑄鐵。
　　單排風口沖天爐熱量集中，還原帶很大，是冶金型沖天爐，用鋼鐵切屑和輕薄料熔煉灰鑄鐵。為了增強還原氣氛，盡量提高風口區溫度，風溫多在600℃以上，并僅設置1個—2個水冷、內突式風口。這種爐子熔化強度較低。