1.沖天爐節(jié)能與環(huán)保的現(xiàn)狀
沖天爐是鑄鐵車間首要的熔煉設(shè)備，無論在過去，現(xiàn)在，還是可以預(yù)期的將來，它的地位都是無可取代的。因?yàn)樵阼T鐵熔煉中，沖天爐具有比電爐更優(yōu)越的綜合性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是，在生產(chǎn)實(shí)踐中，我國大多數(shù)沖天爐并沒有充分發(fā)揮出它的優(yōu)越性能，因而達(dá)不到其應(yīng)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。出現(xiàn)鐵水溫度偏低，鐵水成分不穩(wěn)，元素?zé)龘p較大，熔煉工藝成本過高，鑄件質(zhì)量差，廢品率高，環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列問題，這些問題在我國絕大多數(shù)的鑄鐵車間中已是司空見慣了。
我國是鑄造大國，鑄鐵件年產(chǎn)量幾年來均居世界各國之首位，而其能耗在成本中所占比例卻比工業(yè)發(fā)達(dá)國家高出2倍—3倍，沖天爐的能耗占了其中的大部分。主要原因是小容量沖天爐所占比例太大，而其中采用煙塵凈化和余熱回收裝置的微乎其微，實(shí)現(xiàn)高水平熔煉和計(jì)算機(jī)控制的更少了。我國鑄鐵生產(chǎn)車間一萬多個(gè)，每個(gè)車間年平均產(chǎn)量不足1000t，沖天爐開爐時(shí)間短。在沖天爐結(jié)構(gòu)方面，由于我國鑄造廠點(diǎn)過多，限制了大容量沖天爐的使用;由于產(chǎn)量低，效益差，限制了性能優(yōu)越的現(xiàn)代化沖天爐及其配套設(shè)備的采用。很多對(duì)提高沖天爐性能卓有成效的結(jié)構(gòu)，如龍卷風(fēng)風(fēng)口、雙層自熱供風(fēng)、蝸螺式風(fēng)箱、曲線爐膛、附加煤粉裝置、高效旋流除塵器、熔煉過程微機(jī)控制系統(tǒng)等等……，沒有得到推廣應(yīng)用;更有一些結(jié)構(gòu)比較先進(jìn)的沖天爐，在使用過程中主要參數(shù)得不到保持，尤其風(fēng)口參數(shù)常被做出不良改變;許多沖天爐不設(shè)自動(dòng)配加料裝置。
操作不當(dāng)不但對(duì)沖天爐性能造成不良影響，也是增加沖天爐能耗和環(huán)境污染的重要原因，在我國為數(shù)眾多的小容量沖天爐上，更是普遍存在的現(xiàn)象。沖天爐操作是一項(xiàng)復(fù)雜而瑣碎的工作，從爐料制備到修爐、烘干、加底焦、點(diǎn)火暖爐、上料、開風(fēng)熔煉、出鐵、放渣、爐況觀測、故障判斷及處理等，每一步都要求認(rèn)真做好。而每個(gè)環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)不當(dāng)操作;比如爐料中混有泥沙、雜質(zhì)而未被清除，塊度過大;砌爐時(shí)泥口寬而不實(shí)，搪襯料稀軟而比例不當(dāng);開爐前爐襯不預(yù)熱烘干;底焦不搗實(shí)，焦塊不均勻;暖爐時(shí)間不夠或過長;上料前不測量底焦高度是否合適：不及時(shí)按比例加料而不能保持滿料熔煉;不按工藝要求出鐵放渣;焦炭塊度不分級(jí)混雜使用;不注意觀察風(fēng)眼內(nèi)底焦燃燒狀況和渣、鐵流動(dòng)情況及出爐鐵水、爐渣的量和狀態(tài)，不分析出現(xiàn)反?，F(xiàn)象的原因及可能存在的故障，不能及時(shí)采取有效措施排除故障等……。
產(chǎn)生不當(dāng)操作的原因除責(zé)任心外主要就是技術(shù)水平不高。近十幾年來，我國高水平技術(shù)工人的匱乏已是各行業(yè)普遍存在的事實(shí)，而在沖天爐的操作上，問題更加突出，由此造成的我國沖天爐粗放操作的現(xiàn)象十分普遍。直至日前，我國絕大多數(shù)的沖天爐仍沒有自控設(shè)備，其熔煉性能對(duì)操作人員的依賴性很大，由操作不當(dāng)引起的各種問題長期得不到比較徹底的解決。
沖天爐耗能過高主要體現(xiàn)在焦鐵比過高，也體現(xiàn)在耗焦量過大。很多人以為，多加焦炭是改善爐況的萬能法。一旦爐子狀態(tài)不佳，就增加層焦量，而不是從爐子結(jié)構(gòu)、鼓風(fēng)量、爐料狀況、操作情況等方面分析產(chǎn)生問題的原因，從而有針對(duì)性的采取有效措施解決問題。相當(dāng)多的沖天爐長期在1：5—1：6的焦鐵比下工作，而穩(wěn)定在1：7-1：10的爐子很少。其實(shí)，在我國目前條件下，完全有可能在1：10-12的狀態(tài)下穩(wěn)定地保持鐵水的出爐溫度在1420℃以上。
小容量沖天爐是低產(chǎn)量造成的，而低產(chǎn)量是廠點(diǎn)過多的結(jié)果。依平均數(shù)看，我國每個(gè)廠的年產(chǎn)量約1000t，一臺(tái)3t/h的沖天爐每天熔煉時(shí)間僅需1h。我國3t/h以下的沖天爐數(shù)量上占80%以上，而其中大部分是1t/h-2t/h者。小爐子熔煉時(shí)間短，熱量損失大是焦耗高的重要原因，結(jié)構(gòu)不合理，操作不適當(dāng)則更增大了焦炭的浪費(fèi)。
沖天爐是鑄鐵車間主要的耗能設(shè)備，也是污染環(huán)境的主要設(shè)備，二者之間存在著一定的因果關(guān)系。沖天爐熔煉過程中，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染包括爐氣排入大氣中的粉塵、CO、C02和少量的硫、氮的氧化物等;也包括向周圍環(huán)境輻射的熱量和鼓風(fēng)噪音。這些污染的危害是顯而易見的，因此沖天爐被城市所拒絕，只能在人煙少的偏遠(yuǎn)區(qū)域立足。其實(shí)，這并不能從根本上解決問題，也許還會(huì)帶來新問題。從根本上解決污染問題，應(yīng)從防”、“治”兩方面人手。防是從源頭上減少污染物的排放，治則是對(duì)排放出的污染物實(shí)行封閉、轉(zhuǎn)化、清除。人們常常重視治而忽視防。長期以來，對(duì)沖天爐煙塵排放的要求一直很嚴(yán)，但指標(biāo)并不高，要求每立方米煙氣中粉塵不超過200rug，是歐洲現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的十倍，比印度還高50rug，即使這樣，能達(dá)標(biāo)的沖天爐的數(shù)量也不多。我國配備較完善的余熱回收和煙氣凈化設(shè)備的沖天爐在數(shù)量上不足5%，多限于10t/h以上的大型沖天爐。在數(shù)量眾多的小沖天爐上，配備煙氣凈化設(shè)備的極少見，但其中多數(shù)裝有火花熄滅器，近來也有一些廠在火花熄滅器的基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)，使其除塵能力得到了不同程度的提高。
其實(shí)沖天爐煙塵污染最有害的部分是有害氣體和小于1μ的微細(xì)粉塵，這些物質(zhì)長期浮在空氣中不易沉降，并且隨風(fēng)向各處飄散。不用性能良好的凈化裝置是不易排除的。無論何種類型的凈化裝置，建造費(fèi)用都是不菲的，還有維護(hù)費(fèi)用。而且一般認(rèn)為，環(huán)保投資并不能直接帶來經(jīng)濟(jì)效益，所以一些業(yè)主們不肯在環(huán)保上花錢。
但是，沖天爐的污染與其能耗有直接的關(guān)系，過高的能耗不僅僅是焦炭的浪費(fèi)，也會(huì)造成有害氣體、粉塵和熔渣等污染物的增加。從這方面來看，污染是能量不合理轉(zhuǎn)化的結(jié)果。從防止或減少污染產(chǎn)生的角度，就是要合理地利用能量。減少能量的浪費(fèi)，從而減少污染物的排放。防之嚴(yán)、治之省，減輕了凈化裝置的負(fù)荷，就減少了它的建造運(yùn)行費(fèi)用。顯然，從防上實(shí)現(xiàn)沖天爐環(huán)保，在提高沖天爐經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也獲得了社會(huì)效益，實(shí)在是一舉兩得的好事。
目前，我國在沖天爐節(jié)能上的認(rèn)識(shí)還有一些分歧，存在著認(rèn)識(shí)上的片面性。有些人認(rèn)為，強(qiáng)調(diào)節(jié)能就會(huì)降低鐵水溫度，影響鑄件質(zhì)量。這是片面的。節(jié)能是減少能量浪費(fèi)，而絕不是減少有用的能耗，也就是達(dá)到鐵水質(zhì)量要求所必須的能耗。
2.影響沖天爐節(jié)能及環(huán)保的因素
對(duì)于沖天爐熔煉的現(xiàn)狀而言，能量的浪費(fèi)主要體現(xiàn)在焦鐵比過高和焦耗量過大。底焦耗量過大是小容量沖天爐的缺陷，也是我國不能很快改變的國情。但對(duì)于大多數(shù)中小型沖天爐卻存在著很大的節(jié)能空間和很重的環(huán)保任務(wù)。
眾所周知，風(fēng)量是影響沖天爐熔煉最活躍的因素。一定的焦鐵比在最惠送風(fēng)強(qiáng)度下對(duì)應(yīng)著最高鐵水溫度，這時(shí)改變焦鐵比而不相應(yīng)改變風(fēng)量將使鐵水溫度下降，無論是增焦還是減焦都是一樣的。同樣，改變風(fēng)量而不相應(yīng)改變焦量也會(huì)使鐵水溫度下降。
爐料的質(zhì)量對(duì)焦鐵比有很大影。向，如果焦炭固定碳低、灰份高，或者塊度不均勻，過于細(xì)碎，或者砂土等雜質(zhì)過多，或者石灰石過量，都要求提高焦鐵比。
焦鐵比是我們制定的熔煉工藝參數(shù)，對(duì)生產(chǎn)條件有很強(qiáng)的針對(duì)性。確定焦鐵比時(shí)，應(yīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中反復(fù)摸索，根據(jù)爐子結(jié)構(gòu)、爐料情況，對(duì)鐵水和熔化率的要求等，尋求最惠送風(fēng)強(qiáng)度下的最低的焦鐵比，也就是尋求一定要求下的******風(fēng)炭比例。這個(gè)比例并不是一成不變的，它將隨爐況的改變而改變，根據(jù)爐況調(diào)整，才能保持其處于******狀態(tài)。
爐子結(jié)構(gòu)對(duì)焦鐵比的影響主要是風(fēng)口、有效高度和爐膛形狀。
一般來說，風(fēng)口比及風(fēng)口數(shù)量和風(fēng)口布置(排數(shù)、排距、傾角)應(yīng)保證風(fēng)口區(qū)爐膛內(nèi)送風(fēng)均勻并有足夠的動(dòng)力清除焦炭表面灰垢及熔渣;形成熱量集中的高溫區(qū);取得較高的燃燒比;降低爐氣附壁效應(yīng)。風(fēng)口結(jié)構(gòu)應(yīng)牢固且耐高溫，不至因熔渣沖蝕或工藝操作而改變風(fēng)口直徑及傾角。風(fēng)口的布置影響著爐內(nèi)熱量的分布，合理的布置應(yīng)為鐵料的熔化和鐵水的過熱提供充分而合理的熱量。
有效高度決定了******料柱高度。足夠的有效高度能保證爐氣的熱量被爐料充分吸收，使煙氣帶走盡可能少的熱量。
爐膛形狀影響爐氣流速和爐內(nèi)熱量分布，也影響爐料的運(yùn)動(dòng)。各種形狀曲線爐膛的共同特點(diǎn)是縮小氧化帶爐徑，在減少底焦量的同時(shí)又可獲得熱量更集中的高溫區(qū)，有利于鐵水的過熱;擴(kuò)大熔化帶爐徑使?fàn)t氣流速降低，有更充分的時(shí)間加熱熔化中的料塊。
操作影響沖天爐的焦炭消耗，滿料操作與否是一個(gè)重要因素。如果沖天爐料柱降低，則爐氣熱量不能被爐料充分吸收，煙氣帶走的熱量增多。在使用定壓式風(fēng)機(jī)的情況下，還將增大入爐風(fēng)量，使?fàn)t況波動(dòng)，爐氣流速增大會(huì)帶出更多的粉塵。發(fā)生棚料而不能及時(shí)排除也會(huì)產(chǎn)生類似的后果。爐料不稱量也可能造成焦碳浪費(fèi)、爐況波動(dòng)。金屬料的質(zhì)量對(duì)焦鐵比也有影響，銹蝕和雜質(zhì)需要熱量來熔化和還原;過大的料塊不但易造成棚料，也因?yàn)槠浔缺砻娣e小而使吸熱速度下降，不能充分利用爐氣熱量，甚至造成落生。
焦炭的質(zhì)量是影響其耗量的主要因素之一。固定碳含量低的焦炭，發(fā)熱值也低，只有增加消耗量才可能滿足熔煉對(duì)熱量的要求;灰份高的焦炭燃燒過程中，表面形成了更厚的惰性膜，對(duì)氧氣與碳的接觸造成更大的障礙;反映能力強(qiáng)的焦炭，更易使CO2還原，使煙氣中的CO量增高，不但浪費(fèi)了熱量，而且增加了對(duì)環(huán)境的污染;塊度過小和塊度混雜不等的焦炭，對(duì)鼓風(fēng)產(chǎn)生更大的阻力，常常造成底焦燃燒不均勻和爐壁效應(yīng)加重，使氧化區(qū)縮小而還原區(qū)加大，也會(huì)增加煙氣中的CO含量。
沖天爐污染環(huán)境最嚴(yán)重的是煙塵對(duì)大氣的污染，它不僅涉及廠區(qū)，也會(huì)影響到周圍乃至更廣闊區(qū)域的大氣質(zhì)量。
煙塵的成分及其比例和排放量取決于爐內(nèi)焦炭的質(zhì)量和燃燒反應(yīng)的情況。也受爐料狀況、有效高度、送風(fēng)強(qiáng)度、操作情況、煙氣凈化裝置的性能等因素的影響。反應(yīng)性強(qiáng)、強(qiáng)度不高的焦炭還原能力強(qiáng)，煙氣中CO含量高;風(fēng)口布置不合理、鼓風(fēng)動(dòng)力不足，也會(huì)使CO增加;灰份高的焦炭、銹蝕嚴(yán)重和雜質(zhì)多的爐料，大送風(fēng)強(qiáng)度，低的有效高度以及料柱的大幅度波動(dòng)等都會(huì)增加煙氣中粉塵的含量。焦炭中揮發(fā)份、爐料中夾雜的有機(jī)物，如有機(jī)粘結(jié)劑殘砂等是煙氣中有機(jī)化合物的主要來源。
熱輻射和鼓風(fēng)噪聲污染常常不引起關(guān)注。雖然這些污染不象煙氣污染的影響面大，但在工部及車間的范圍內(nèi)，它們的危害也是不容忽視的。它們不但惡化工作環(huán)境，影響勞動(dòng)者的工作效率和身心健康，而且也反映了能量的浪費(fèi)。不設(shè)置隔熱層的爐體、不做隔熱包敷的熱風(fēng)管都使熱輻射增加;過大的渣量既浪費(fèi)熱量也增大熱輻射。
噪聲污染主要來自鼓風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)不合理的送風(fēng)系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生噪聲。
綜上所述可見，沖天爐的熔煉質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和對(duì)環(huán)境的污染都與它的能量消耗密切相關(guān)。充分合理的利用能量，是提高熔煉質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益、減少對(duì)環(huán)境污染的關(guān)鍵。
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******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(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)于長時(shí)間連續(xù)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(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。過去曾大力推薦“滿風(fēng)足壓”，送風(fēng)強(qiáng)度甚至超過最惠送風(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，也是過分強(qiáng)調(diào)節(jié)焦使然。在節(jié)焦的同時(shí)，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(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(fēng)強(qiáng)度不是恒定的，它隨爐襯的侵蝕而減小;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(如打開風(fēng)眼窗、開渣口等)而變化。在小批量、多品種車間，對(duì)鐵水的流量要求往往是變化的，有時(shí)也會(huì)通過改變風(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(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。
3.1.3提高操作技術(shù)
操作對(duì)沖天爐性能的影響很大，規(guī)范合理的操作在保障沖天爐優(yōu)越熔煉性能的同時(shí)能獲得節(jié)能、環(huán)保的良好效果。不同的爐子對(duì)操作的要求也不盡相同，針對(duì)爐子的特點(diǎn)和相關(guān)條件，如爐料情況、產(chǎn)品要求等，制定詳細(xì)的、切實(shí)可行的操作規(guī)程，做到有章可循，對(duì)保證規(guī)范、合理的操作是十分必要的。操作規(guī)程中，應(yīng)對(duì)從修爐、備料到熔煉、停爐全過程每個(gè)對(duì)熔煉有影響步驟提出明確的技術(shù)要求和指標(biāo)。這些要求和指標(biāo)至少應(yīng)包括：
1)各種材料選擇的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)處理工藝內(nèi)容及達(dá)到的指標(biāo)：主要包括耐火材料的種類、配比;焦炭、石灰石和金屬爐料的成分、塊度及其均勻度，雜質(zhì)、銹蝕的清除程度等;
2)對(duì)砌爐、搪襯的工藝要求和質(zhì)量要求;如爐膛尺寸誤差、砌塊泥口******寬度及充實(shí)度，風(fēng)口直徑及傾角，過橋前后端口徑及底面傾角，鐵、渣出口的
結(jié)構(gòu)尺寸，前、后爐襯烘干要求等。
3)送風(fēng)前的熔煉準(zhǔn)備要求。如底焦的填加次數(shù)，總重量及高度，底焦的點(diǎn)火，批料量、層焦量、石灰石量及加料順序;滿料后暖爐要求;鐵水包、工具、輔助材料的準(zhǔn)備工作要求等。
4)熔煉中，對(duì)爐況觀測、控制的要求。如對(duì)觀察風(fēng)口內(nèi)燃燒情況、鐵水及熔渣狀態(tài)、加料口爐氣狀態(tài)、鐵水熔化量及其狀態(tài)、爐渣量及其狀態(tài)、熔化速度等提出的要求;測試風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫、鐵水溫度等參數(shù)的要求;對(duì)控制底焦高度、風(fēng)量、層焦量改變、補(bǔ)焦應(yīng)用、開渣口操作、以及爐前鐵水檢驗(yàn)的要求。
5)對(duì)故障處理的要求。如排除常見故障的方法;不可排除故障的確定及處理;產(chǎn)生故障的責(zé)任認(rèn)定等。
6)停爐操作要求。如放凈前爐內(nèi)鐵水和熔渣;滿料壓爐;停風(fēng)打爐;開放風(fēng)口窗;殘料分揀處理等。
同時(shí)，應(yīng)該建立并責(zé)成專人填寫《沖天爐記錄》，記載每次開爐的詳細(xì)情況，如爐料、鐵水牌號(hào)、修爐情況、焦鐵比、批料量及上料批次、接力焦使用數(shù)量及批次、點(diǎn)火時(shí)間、上料時(shí)間、暖爐時(shí)間、送風(fēng)時(shí)間、出鐵時(shí)間及出鐵量、放渣時(shí)間、渣量及性狀、風(fēng)量風(fēng)壓及其變化、鐵水溫度、風(fēng)溫、爐氣成份、停爐打爐時(shí)間、出現(xiàn)故障的情況及時(shí)間、排除故障的方法及時(shí)間、環(huán)境溫度濕度等氣象參數(shù)等。記錄必須真實(shí)。
沖天爐記錄能客觀反映沖天爐的工作情況，是分析沖天爐性能和操作水平的依據(jù)，對(duì)提高沖天爐性能和操作水平，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低鐵水成本、取得更好的節(jié)能環(huán)保效果，都能發(fā)揮積極的促進(jìn)作用。
3.1.4應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，鞏固節(jié)能環(huán)?；A(chǔ)，提高節(jié)能環(huán)保效果
目前，能有效提高沖天爐性能的先進(jìn)技術(shù)很多，但推廣應(yīng)用的很少。分析其原因，小型爐子綜合效益較差是一個(gè)因素，但處于低水平運(yùn)行或缺乏技術(shù)力量則是更主要的原因。技術(shù)進(jìn)步必然帶來綜合效益的增長，努力采用先進(jìn)技術(shù)才能在市場競爭中立于不敗之地。深入的了解沖天爐的運(yùn)行規(guī)律，完善爐子結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的前提;提高沖天爐自動(dòng)化水平是應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的主要內(nèi)容;提高鐵水質(zhì)量、降低熔煉成本、減輕污染環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度是目的。
沖天爐自動(dòng)化運(yùn)行包括兩個(gè)方面：一是配加料自動(dòng)化，二是風(fēng)量自動(dòng)控制。在這兩方面已有較多成果可資利用，其它方面的自動(dòng)操作尚無成熟技術(shù)。目前的計(jì)算機(jī)智控系統(tǒng)，通過采集分析料位信號(hào)、爐氣成份信號(hào)以及溫度風(fēng)壓甚至鐵水成份等信號(hào)，計(jì)算并判斷爐況，發(fā)出加料、調(diào)整焦鐵比和風(fēng)量、甚至調(diào)整金屬爐料比例的指令，控制配加料系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)工作，實(shí)現(xiàn)沖天爐自動(dòng)在******狀態(tài)工作，這樣的爐子現(xiàn)在僅限于少數(shù)大容量者，對(duì)大多數(shù)中小企業(yè)尚不具備使用的技術(shù)力量。不是說中小企業(yè)的沖天爐不能應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，針對(duì)爐子小，產(chǎn)量低的生產(chǎn)特點(diǎn)，可以采用配、加料機(jī)械化。也可以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)料位、風(fēng)量風(fēng)壓、風(fēng)溫、鐵水溫度等重要參數(shù)的顯示和報(bào)警提示，幫助操作人員及時(shí)掌握爐況，做出正確的判斷和操作決策。
3.2熱量和污染物的回收利用
3.2.1熱量的回收利用
沖天爐節(jié)能的重要措施之一是熱量的回收利用。常用方法是：
1)用爐膽換熱器回收預(yù)熱帶爐氣的一部分物理熱，用來加熱鼓風(fēng)。可將風(fēng)溫加熱至200℃左右。換熱器減少了爐壁散失的熱量;降低了預(yù)熱帶的爐溫，阻礙了CO2的還原，減少了焦炭化學(xué)熱損失和煙氣中CO的排放量。爐膽的內(nèi)壁光滑，可有效防止棚料。使用爐膽應(yīng)在結(jié)構(gòu)和安裝上盡力避免熱應(yīng)力和外加負(fù)荷，并不宜離熔化帶過近;工作中注意防止和及時(shí)排除使其熱負(fù)荷過大的因素，以保持其適當(dāng)?shù)氖褂脡勖?/span>
2)用管式換熱器回收煙氣的物理熱和化學(xué)熱。用來加熱鼓風(fēng)，可將風(fēng)溫預(yù)熱至400℃-900℃。內(nèi)熱式管式換熱器安裝在沖天爐加料口以上，可單獨(dú)使用于還原型沖天爐，與預(yù)熱帶爐膽串聯(lián)使用，可用于兩排風(fēng)口沖天爐，效果更好。外熱式管式換熱器單獨(dú)設(shè)置換熱室，爐氣與空氣一起引入室內(nèi)，使?fàn)t氣中的CO燃燒，加熱蛇型管或其它型式的換熱管，使其中的鼓風(fēng)預(yù)熱。
管式換熱器主要回收煙氣的化學(xué)熱，所以必須保證煙氣中的CO充分燃燒，當(dāng)進(jìn)入換熱室的煙氣濃度不夠或達(dá)不到著火溫度時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充氣體燃料并安裝引燃噴咀。
裝備外熱式換熱器的爐子目前主要是大容量沖天爐，與熱風(fēng)系統(tǒng)配套有完善的除塵系統(tǒng)，爐子只有良好的綜合性能，通常用于大批大量生產(chǎn)中，實(shí)行連續(xù)作業(yè)。簡易的換熱器用于專門熔煉鋼鐵切屑和輕薄料的小容量還原型化鐵爐。
近年來，有在換熱室內(nèi)采用瓷珠做為換熱介質(zhì)的案例，可以獲得高達(dá)1000℃的風(fēng)溫，瓷珠的壽命也比換熱管長。
3)用余熱鍋爐回收煙氣的物理熱和化學(xué)熱，加熱生活用水。
3.2.2煙氣凈化
提高沖天爐的綜合性能，是沖天爐節(jié)能、環(huán)保的治本之策，而凈化煙氣則是治標(biāo)之法。治本不治標(biāo)，至少在現(xiàn)階段還不能全部解決環(huán)保問題，但是治標(biāo)治本，不僅加大治理費(fèi)用，還將造成能量的浪費(fèi)。在治本的基礎(chǔ)上治標(biāo)，才會(huì)收到事半功倍的效果。
1)干法除塵：采用旋流加過濾的方法，除塵效率取決于濾料的性能，采用敷聚四氟乙烯增透膜的布袋除塵，除塵率可達(dá)99%以上。受濾料耐熱性的限制，煙氣需做冷卻處理，設(shè)備較大。移動(dòng)床顆粒層除塵器，采用石英砂、卵石做濾料，煙塵排放濃度可降至65mS/Nm3。且具有工作溫度較高，結(jié)構(gòu)簡單：維護(hù)方便的特點(diǎn)。安裝在火花熄滅器中的旋流凈化器近年來受到中小廠的廣泛關(guān)注，雖然除塵效率僅為93%左右，但是由于結(jié)構(gòu)簡單，不用維護(hù)，壽命長，造價(jià)低，被許多小型沖天爐成功采用。如果增加噴霧，可使除塵效率達(dá)到95%。只要解決鋼板腐蝕和廢水處理問題，將是小型沖天爐一種很好的除塵方法。
2)濕法除塵：沖天爐采用濕法除塵的在我國還不夠多，與干法除塵相比，它的除塵效率更高，結(jié)構(gòu)更簡單，并可除去煙塵中部份有害氣體。但它帶來的污水處理和可能造成二次污染問題限制了它的廣泛應(yīng)用。為了增強(qiáng)除塵器對(duì)煙氣凈化效果和生產(chǎn)能力，要充分增大水與煙氣的接觸面積并加速塵粒的沉降。
3)靜電除塵：沖天爐煙氣凈化的靜電除塵國外有少量應(yīng)用的報(bào)導(dǎo)。靜電除塵器對(duì)煙氣溫度和CO含量有一定的要求，需進(jìn)行燃燒和降溫的前期處理，目前國內(nèi)未見成功應(yīng)用的范例。
4)混合除塵：不同的除塵方法組合應(yīng)用，可發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)不同粒度的煙塵分別排除，減輕了每個(gè)組元的負(fù)荷，提高整體的除塵效果和工作能力。常用的組合如：旋風(fēng)除塵器加布袋除塵器：旋風(fēng)除塵器加濕法除塵器：旋流凈化器加噴霧等……。
3.2.3其它污染物的回收利用
目前，沖天爐爐渣的回收利用很少，主要原因是量少。但其造成的污染也是不可忽視的。爐渣的利用研究方向頗多，如建材、化工、保溫等。
煙氣中C02的回收利用國外有報(bào)導(dǎo)。由于煙氣中CO2的比例遠(yuǎn)高于空氣中CO，含量，回收成本會(huì)更低。但對(duì)于容量小、開爐時(shí)間短的爐子，可行性尚待研究。
