3 沖天爐節(jié)能及環(huán)保的途徑

　　3．1提高沖天爐熔煉性能是節(jié)能和環(huán)保的基礎(chǔ)

　　3．1．1合理的爐型結(jié)構(gòu)
　　沖天爐最佳熔煉性能應(yīng)有最合理的爐型結(jié)構(gòu)與之相適應(yīng)。爐型結(jié)構(gòu)是由鑄件技術(shù)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(guò)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(fēng)口，造成氧化性的爐內(nèi)氣氛，以提高燃燒比，充分利用燃料熱量。為使?fàn)t料充分預(yù)熱，爐子應(yīng)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(guò)量增碳，爐缸深度一般不宜過(guò)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(nèi)的還原性氣氛。采用單排或兩排大間距風(fēng)口形成較大還原帶；4叩cC以上的預(yù)熱送風(fēng)補(bǔ)充爐內(nèi)熱量并加速焦炭燃燒，使氧化帶更短，溫度更高。
　　風(fēng)口比及風(fēng)口傾角取決于焦炭塊度與強(qiáng)度，強(qiáng)度低、塊度小的焦炭送風(fēng)阻力大，采用小的風(fēng)口比如1％-3％可增大送風(fēng)動(dòng)力以吹透底焦。向下傾角可減輕爐壁效應(yīng)。曲線爐膛除節(jié)省底焦、過(guò)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(zhuǎn)移，減少有害物質(zhì)的排放量。
　　爐襯應(yīng)選擇高耐火度、高強(qiáng)度材料，尤其搪襯材料，應(yīng)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(chǎn)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(fèi)也減少熱污染。為此，在爐殼爐襯之間應(yīng)認(rèn)真設(shè)置隔熱層，并不要吝惜選用導(dǎo)熱率更低而可能價(jià)格較高的絕熱材料。如果是預(yù)熱送風(fēng)，則應(yīng)該用絕熱材料嚴(yán)密包敷熱風(fēng)管道及換熱器外殼。水冷爐壁對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)熔煉的沖天爐尤其是無(wú)爐襯沖天爐是必要的，可以減緩爐襯侵蝕，保護(hù)爐殼，但同時(shí)損失了大量熱量。在冷卻水的循環(huán)中設(shè)置熱能利用環(huán)節(jié)可回收一部分熱量。
　　噪聲是動(dòng)力的浪費(fèi)。選擇高效低噪音風(fēng)機(jī)、采用稍大些的送風(fēng)管徑并在其布置上減少轉(zhuǎn)彎、縮短距離，都可收到節(jié)能和降低噪聲的效果。

　　3．1．2改善送風(fēng)制度
　　風(fēng)炭配合是沖天爐熔煉的第一要素。而送風(fēng)制度必須符合焦炭的燃燒條件和鐵料熔化、鐵水過(guò)熱及冶金要求所需要的爐內(nèi)熱量分布和爐內(nèi)氣氛。因此，鼓風(fēng)機(jī)的輸出壓力必須稍大于送風(fēng)管路和熔煉時(shí)爐內(nèi)總阻力之和，以保證進(jìn)入爐內(nèi)的風(fēng)量滿足送風(fēng)強(qiáng)度的要求，送風(fēng)強(qiáng)度取決于焦鐵比，過(guò)大的送風(fēng)強(qiáng)度能形成更大的氧化帶和更高的爐氣流速，也增強(qiáng)了爐內(nèi)的氧化氣氛，增加了元素的燒損。過(guò)去曾大力推薦“滿風(fēng)足壓”，送風(fēng)強(qiáng)度甚至超過(guò)最惠送風(fēng)強(qiáng)度30％-50％是與當(dāng)時(shí)使用低強(qiáng)度、高灰份、高反應(yīng)性的土焦及多排小風(fēng)口爐型相適應(yīng)的，也是過(guò)分強(qiáng)調(diào)節(jié)焦使然。在節(jié)焦的同時(shí)，也常帶來(lái)鐵水氧化的不良后果。目前，我國(guó)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(fēng)強(qiáng)度及采用預(yù)熱送風(fēng)、脫濕、富氧送風(fēng)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(zhuān)用于熔煉鋼屑的小容量爐子，焦鐵比高至1：2。
　　在熔煉過(guò)程中，送風(fēng)強(qiáng)度不是恒定的，它隨爐襯的侵蝕而減??；使用定壓式風(fēng)機(jī)時(shí)，也會(huì)隨爐內(nèi)阻力的變化而增減；使用定容式風(fēng)機(jī)則會(huì)因?yàn)樗惋L(fēng)系統(tǒng)的泄漏(如打開(kāi)風(fēng)眼窗、開(kāi)渣口等)而變化。在小批量、多品種車(chē)間，對(duì)鐵水的流量要求往往是變化的，有時(shí)也會(huì)通過(guò)改變風(fēng)量及調(diào)整焦鐵比而調(diào)整熔化率和出鐵溫度。
　　鑄件的產(chǎn)量和質(zhì)量要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是決定焦鐵比和送風(fēng)強(qiáng)度的主要因素。根據(jù)熔化率、鐵水溫度、鐵水和熔渣狀態(tài)及時(shí)調(diào)整風(fēng)量和層焦量，可以取得好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效果。
　　風(fēng)量的分配是影響爐內(nèi)熱量分布和氣氛的重要因素。多排小風(fēng)口沖天爐的主風(fēng)口設(shè)置在底焦柱稍偏下部位；各排風(fēng)口間距離保證它們的氧化區(qū)相接，從而形成連續(xù)的氧化帶；上排風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量更關(guān)注爐氣中的CO的燃燒，以控制較高的燃燒比。過(guò)高的氧化氣氛惡化了冶金環(huán)境，但提高焦炭熱量的利用率；較小的風(fēng)口形成較高的進(jìn)風(fēng)速度，更適合使用灰份較高、塊度小、反應(yīng)性高的焦炭。兩排大間距風(fēng)口沖天爐的主風(fēng)口設(shè)置在上排，形成兩個(gè)氧化高溫區(qū)，熱量比較集中，可將鐵水過(guò)熱至更高溫度；兩排風(fēng)口之間有較大的還原區(qū)，形成良好的冶金環(huán)境；上排風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)比例大，除焦炭燃燒外，也使還原區(qū)上來(lái)的CO充分燃燒，保證提供鐵水過(guò)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(fēng)口；但是它出鐵溫度高，元素?zé)龘p少；更適于反應(yīng)性差，塊度較大且均勻，強(qiáng)度較高的焦炭。由于其較好的冶金性能，當(dāng)采用高溫預(yù)熱鼓風(fēng)時(shí)，可全部使用廢鋼及大量鋼屑熔制鑄鐵。
　　單排風(fēng)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(qiáng)還原氣氛，盡量提高風(fēng)口區(qū)溫度，風(fēng)溫多在600℃以上，并僅設(shè)置1個(gè)—2個(gè)水冷、內(nèi)突式風(fēng)口。這種爐子熔化強(qiáng)度較低。