3. 廢鋼預熱技術
廢鋼預熱技術是一項重要的電爐冶煉節能手段。電爐在冶煉期間產生大量高溫煙氣，它含有大量的顯熱和化學能，尤其是氧化期吹氧作業時，煙氣量大，充分回收利用這部分能量來預熱廢鋼爐料，可大大降低電耗。
根據廢鋼預熱時熱源生成的不同，目前廢鋼預熱方式大致可以分為三種：
（1）單純用熱煙氣進行廢鋼預熱（SPH）。1981年，德國巴德鋼公司的克爾廠安裝了歐洲第一套SPH。此類裝置可使廢鋼預熱到250～450 ℃。降低電耗60 kW?h/t，也相應降低了電極消耗和耐材消耗。但存在有白煙、惡臭等環保問題，故推廣受到限制。
（2）煙氣通過二次燃燒后進行廢鋼預熱。這是目前最常用的方法。預熱原理是利用二次燃燒氧槍向爐氣吹入氧氣，是煙氣中的CO完成二次燃燒，充分釋放出煙氣中的所包含的化學潛能，使電爐高溫煙氣直接穿過廢鋼爐料進行充分熱交換。由此可以提高廢鋼預熱效果，廢鋼預熱溫度可提高到約600～800 ℃。后來，人們開發了不用料藍的高溫預熱系統，最有代表意義的是豎井系統Fuchs和Consteel 系統兩類。
（3）除配備有二次燃燒技術外，另外加能源進行廢鋼預熱。這種方法有用氧燃燒嘴、廢鋼中加入煤、焦炭、或其他有機燃料等不同的方式。
隨著廢鋼預熱技術的不斷發展，目前，世界上幾種主要的新型廢鋼預熱電爐有：Fuchs豎爐電爐（SHAFT FURNACE）和Consteel連續加料電爐、雙殼電爐等。
3.1.豎爐式電弧爐(SHAFT FURNACE)
豎式電弧爐即在爐蓋上遠離變壓器一側設有廢鋼頂熱豎爐。德國?？耸?Fuchs)公司設計、制造一臺豎式電弧爐于1992年3月在英國希爾內斯(Sheerness)鋼公司投產，它是一臺100t交流電弧爐。
豎爐式電弧爐優點是：
① 廢鋼能得到充分預熱，預熱溫度可達800 ℃，提高生產率30%左右。
② 充分利用廢鋼預熱并應用二次燃燒技術，電耗降低達120 kW?h/t。
③ 縮短冶煉周期，出鋼到出鋼時間為35 min左右，生產率提高40%。
④ 向大氣排放的廢棄量降低，粉塵排放量減少25%。
⑤ 金屬收得率提高2%。
豎爐式電弧爐的典型布置見下圖4.8-14。
3.2.雙爐殼電弧爐
雙爐殼電弧爐有A和B兩個下部結構完全相同的標準爐殼，共同由同一電源供電。預熱廢鋼的最大特點是可以在等待的爐殼中進行，當A爐熔煉時，B爐利用A爐產生的廢氣預熱廢鋼；A爐出鋼時，B爐開始給電熔化廢鋼。
雙爐殼電弧爐優點是：
① 充分利用熔煉爐的熱煙氣直接預熱另一爐殼內的廢鋼，這樣可以獲得高的熱效率。
② 可大大減少電爐非通電時間，使出鋼到出鋼時間相應得到縮短，可達到35～45 min，生產率得到極大提高。
③ 降低電耗和電極消耗，可降低電耗約30 kW?h/t。電耗290～320 kW?h/t，電極消耗1.4～1.8 kg/t。
3.3. Consteel連續加料電弧爐
Consteel連續式加料電弧爐技術是一種電爐煉鋼工藝，它通過特殊的在線輸送設備達到連續給料和預熱爐料，節省電能和化學能。輸送設備連續把金屬料送到爐內，進入預熱段的爐料和電爐煙氣逆向相遇，煙氣的顯熱和CO的二次燃燒熱共同連續預熱廢鋼，預熱后的廢鋼加入爐內冶煉。廢鋼被一直留在爐內的鋼水直接熔化，電能用來加熱鋼液而不像傳統的頂裝料工藝用電弧直接熔化廢鋼。
與采用傳統技術或其他技術的電爐相比，Consteel電爐生產率高，冶煉周期短且靈活可控（40～60 min），電能費用低。電耗為350 kW?h/t（100%廢鋼）
比普通電弧爐電耗低70 kW?h/t，冶煉時間減少約10 min。
Consteel連續加料電弧爐的典型布置見下圖
4. 廢鋼預熱技術的創新：TYMEC型電爐廢鋼預熱裝置
4.1.現有廢鋼預熱裝置的缺陷
利用電爐煉鋼的高溫爐氣對廢鋼進行預熱是電爐煉鋼節能的主要途徑. 當前,全球業界推出的廢鋼預熱裝置, 型式很多, 其中TECHINT公司的CONSTEEL 預熱設備和FUCHS 公司的SHAFT FURNACE 預熱裝置已在多家鋼廠運行, 可謂當前的主流設備. 但是,運行表明這些設備突顯出了許多嚴重的缺陷:
(1)都要增加巨額的投資: CONSTEEL 預熱的廠房面積要擴大, SHAFT FURNACE預熱的廠房高度要提高, 這些要求都會過分增加鋼廠的投資.
(2)在CONSTEEL 預熱設備中, 高溫爐氣在送料隧道中沿廢鋼上部表層一掠而過, 它與廢鋼未經充分熱交換就被抽出, 預熱的最高溫度很難超過400攝氏度, 而且廢鋼上下溫差大,預熱極不均勻; 廢鋼預熱效果差是這種設備的主要缺陷.
(3)在SHAFT FURNACE 預熱設備中, 高溫爐氣直接來自鋼水熔池, 溫度太高的爐氣將豎井中的下部廢鋼燒結成塊, 它可能粘到豎井壁上而不落入熔池中; 雖然豎爐中的廢鋼能預熱到較高溫度,但若廢鋼在豎井中粘接不下(架橋現象), 熔煉就不能連續進行,這將顯著地降低電爐的生產效率. 豎爐預熱的運行不穩定是這種設備的主要缺陷.
為了加快電爐煉鋼的發展, 當前全世界的電爐鋼廠與設備廠商都將注意力聚焦到節能, 高效, 減排, 降耗與改善環境等技術, 其中尤以節能為重中之重的課題.
西安桃園冶金設備公司經過不斷創新, 已經成功申報了“TYMEC型電爐廢鋼預熱裝置”發明專利. 本文對此專利的基本要點加以介紹, 以期得到國內外用戶的普遍共識與推廣應用.
4.2.TYMEC型電爐廢鋼預熱裝置
桃園冶金公司的TYMEC廢鋼預熱裝置特別針對CONSTEEL 和SHAFT FURNACE 兩種預熱設備的缺陷而發明的專利設備具有以下獨特的優點:
(1) 采用傳統的料藍預熱, 但高溫爐氣在料藍里由上而下地穿透全部廢鋼, 預熱溫度可達450—600攝氏度, 預熱效果好.
(2)  采用間隙式加料: 預熱了的廢鋼由特殊的旋轉機構轉送到電弧爐的正上方, 用傳方法打開料藍將廢鋼加入爐內, 保證電爐煉鋼能連續地進行.
(3)  預熱廢鋼的料藍具有變徑結構, 在應急情況下為消除廢鋼粘接到料藍壁上, 可將料藍直徑變大, 借此而將廢鋼順利地加入爐中.
4.3.TYMEC 電爐廢鋼預熱設備具有以下技術經濟性:
（1）本發明集機械、液壓、PLC控制于一體，充分利用電弧爐高溫煙氣的物理化學余熱（10000C左右）在線（離線）實現對電弧爐煉鋼原材（廢鋼）的預熱，并兼顧除塵系統對電弧爐的高溫煙氣進行過濾、降溫。從而達到電弧爐的節能（電能）降耗（電極消耗、耐材消耗等）減排環保的目的，同時提高電弧爐煉鋼的生產率（10%左右）；克服了現有各種廢鋼預熱設備的諸多缺點，在充分利用電弧爐高溫煙氣物理化學熱的同時，保障了設備的可靠性及運行成本，并極大的降低了設備投資和對廠房的特殊要求；
（2）適應各種容量的電弧爐，包括新建或者改造；
（3）對電弧爐車間廠房無特殊要求，同時不改變現有電弧爐的工藝流程；
（4）設備投資少、運行成本極低，設備機構簡單可靠、故障率低；
（5）廢鋼預熱效果好，預熱溫度可達4500C～6000C, 電爐節電可達80kwh/t;
（6）實現電弧爐全冶煉過程的高溫煙氣利用，具有良好的除塵效果。
（7）由于廢鋼的熔化速度快,電爐的熔煉周期可以縮短約5分鐘.

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