目前普遍使用的沖天爐共同存在如下問(wèn)題：氣流由風(fēng)口射入爐內(nèi)時(shí)，由于焦炭的阻隔，氣流很難深入爐心。因此形成了這樣一種理論共識(shí)：氣流在爐內(nèi)分布的狀態(tài)為，爐壁附近氣流量大，密度大，越向爐心，氣流量越小，密度越�。粻t壁附近焦炭燃燒的好，溫度高，越向爐心焦炭燃燒的越差，溫度越低；爐壁附近的爐料熔化的快，越向爐心熔化的越慢。因此，隨著時(shí)間的延續(xù)，爐壁效應(yīng)越嚴(yán)重，爐膛則越大，氣流射入爐心越難，造成整個(gè)爐膛的供風(fēng)強(qiáng)度，特別是對(duì)爐心的供風(fēng)強(qiáng)度下降，因此隨著時(shí)間的延續(xù)，焦炭燃燒效果越差，鐵水溫度越低，元素?zé)龘p越大，耗焦越多，熔化率越大，鐵水質(zhì)量越差。在投料口濃煙滾滾,火焰沖天，造成嚴(yán)重的熱量浪費(fèi)和污染物排放的增加。
針對(duì)以上問(wèn)題，為了節(jié)能減排研究開發(fā)了“空氣冷卻強(qiáng)化預(yù)熱單排龍卷風(fēng)供風(fēng)沖天爐”。由空氣冷卻替代水冷卻不僅在理論上是可行的，而且在許多技術(shù)領(lǐng)域早有應(yīng)用。關(guān)鍵的問(wèn)題是氣流的流量、流速和流通方案的科學(xué)合理性。
第一種方法是在沖天爐底焦部位的爐殼內(nèi)壁，全方位地布置了冷卻管，通過(guò)進(jìn)風(fēng)孔與出風(fēng)孔，使冷卻管與總風(fēng)箱和儲(chǔ)風(fēng)箱相通；儲(chǔ)風(fēng)箱又經(jīng)支風(fēng)管與進(jìn)風(fēng)箱相通；進(jìn)風(fēng)箱上安裝龍卷風(fēng)發(fā)生器。因此當(dāng)總風(fēng)箱上聯(lián)接主風(fēng)管，主風(fēng)管聯(lián)接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，氣流自然進(jìn)入主風(fēng)管→總風(fēng)箱→冷卻管→儲(chǔ)風(fēng)箱→支風(fēng)管→進(jìn)風(fēng)箱→龍卷風(fēng)發(fā)生器→射入爐內(nèi)；多余的風(fēng)量，經(jīng)冷卻管→儲(chǔ)風(fēng)箱→放風(fēng)管→爐體煙筒排入大氣。
第二種方法是在沖天爐底焦部位的爐殼外壁，設(shè)置如同熱風(fēng)膽的外殼，其氣流運(yùn)行的路線與第一種方法大體相同。
上述空氣冷卻和水冷卻相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）突出氧化帶，合理的分布冷卻效果：氧化帶是整個(gè)沖天爐溫度最高，高達(dá)1700℃-1800℃，燒損和侵蝕最為嚴(yán)重的部位。保持氧化帶的完整性、可靠性是決定沖天爐爐齡的關(guān)鍵所在。水冷卻只能對(duì)爐殼進(jìn)行由上向下的冷卻，而氧化帶必定處于靠下的部位。也就是說(shuō)，不可能用最冷的水，首先進(jìn)入氧化帶部位的爐殼進(jìn)行冷卻。而空氣冷卻特別是單排風(fēng)口可以從任意部位首先進(jìn)入，那當(dāng)然應(yīng)該首先進(jìn)入而且是全部風(fēng)量進(jìn)入氧化帶進(jìn)行冷卻。而對(duì)在其上方一定距離的熔化帶，則相應(yīng)的降低了過(guò)冷度，因?yàn)槿刍瘞П旧淼淖罡邷囟纫膊贿^(guò)1100℃-1300℃，所以其上的耐火材料不會(huì)受到嚴(yán)重的燒損和侵蝕，不需要也不應(yīng)該進(jìn)行最強(qiáng)的冷卻作用。這種由最強(qiáng)到最弱的冷卻程序也完全符合爐內(nèi)的客觀需要。
2）變害為利，節(jié)能減排：爐內(nèi)燒損和侵蝕爐壁的熱量，是爐內(nèi)焦炭燃燒時(shí)不可避免的能耗。不管有沒有冷卻方法，都要向外散發(fā)。這部分的熱量占爐內(nèi)總熱量的6%左右，如果不能將其及時(shí)的置換出來(lái)，那么這6%的熱量就只能對(duì)爐壁進(jìn)行燒損和侵蝕，且引發(fā)大量爐渣。水冷卻目前只能白白的帶走，散發(fā)于大氣。而空氣冷卻卻能用這部分熱量變冷氣流為溫氣流，再射入爐內(nèi)。即減緩了爐壁耐火材料被燒損和侵蝕的速度，又提高了進(jìn)風(fēng)溫度、節(jié)約了焦炭、提高了鐵水溫度。同時(shí)沒有了水冷卻對(duì)爐殼的腐蝕及對(duì)水的污染和浪費(fèi)、避免了因燒穿爐殼漏水引起事故的發(fā)生。
3）避免了大量設(shè)備設(shè)資、消除了日常維護(hù)：水冷卻系統(tǒng)占地大、投資大，其投資超過(guò)沖天爐的投資；為了提高鐵水溫度，需購(gòu)制外熱風(fēng)設(shè)備，其投資更幾倍于沖天爐的投資；還要造成水的污染，空氣冷卻爐沒有上述的任何缺陷。 |
