Отходящие газы этих печей состоят главным образом из окислов углерода и азота. При негерметизированных колошниках газы значительно разбавляются воздухом, что приводит к догоранию части окиси углерода до углекислоты. В свою очередь (табл. 3) температура и запыленность отходящих газов шахтных печен также варьируют в широких пределах. Теплотворная способность этих газов доходит до 700 ккал/нм3, но до настоящего времени не используется.
Наиболее эффективным направлением утилизации горячих и горючих колошниковых газов шахтных печей цветной металлургии является подогрев воздуха, идущего на дутье: это мероприятие должно обеспечить экономию не менее 12—15% топлива и повысить производительность печей. Действительно, практика подогрева дутья чугуноплавильных вагранок путем дожигания колошникового газа привела к снижению расхода топлива на 15—30% и увеличению производительности на 10— 27%.
А.И. Евдокименко (Гинцветмет) разработал для шахтных печей несколько вариантов конструкции воздухонагревателей, отличающихся по топливу (специальное отопление или отходящие газы), по схеме движения газов в рекуператоре (противоток, прямоток и др.) и по системе воздухонагревателя (кольцевой, петлевой, трубчатый).
На рис. 11 и 12 в качестве примера приведены два проекта установки воздухонагревателей для шахтных печей. Первый трубчатый воздухонагреватель расположен рядом с печью и имеет организованное дожигание колошниковых газов. Второй представляет комбинацию кольцевого воздухонагревателя с трубчатым и установлен непосредственно в свече. Воздухонагреватели такого типа успешно работают несколько лет на вагранках завода «Станколит» в Москве. Руководство данного завода планирует использовать для отопления твердотопливные котлы длительного горения, подробнее по ссылке
http://termoplus.com.ua/production/buran-p/. Расчетные показатели воздухонагревателей приведены в табл. 4.
В 1957 г. по проекту Гинцветмета и Гипроникеля комбинат «Южуралникель» построил опытный воздухонагреватель для шахтной печи. Подогреватель этот трубчатого типа рассчитан на нагрев 20 000 нм3 воздуха в час до 400° (рис. 13). Общая поверхность нагрева 650 м3; схема теплопередачи перекрестно-противоточная; воздух движется внутри труб, а дымовые газы — между трубами; к. п. д, нагревателя 47,5%, коэффициент теплопередачи 8,5 ккал/м2*час*град.
В 1958 г. воздухонагреватель работал на мазуте, сжигаемом в специально сооруженной топке. При проведении плавок агломерата окисленных никелевых руд он обеспечивал подачу дутья в заданных режимах от 200 до 400°, а расход мазута соответственно составлял 2,8—3,75% от веса загруженных в печь никельсодержащих материалов. Даже в этом случае в условиях сжигания дополнительного горючего подогрев дутья до 300° обеспечил экономию топлива 15,2%, увеличение производительности на 5% при почти неизменном составе шлаков. При дальнейших исследованиях воздухонагреватель будет работать за счет физического и химического тепла колошниковых газов шахтных печей никелевой плавки.
Из факторов, осложняющих использование колошниковых газов, в первую очередь должна быть упомянута их низкая калорийность, затрудняющая зажигание. Наряду с этим необходимо считаться со значительной запыленностью газа и колебаниями его состава. Впрочем последние могут быть сглажены, если отбор производить ниже колошника, как это показано на рис. 11, устраняя тем самым влияние подсоса воздуха.