Большинство печей с тепловой мощностью менее 3 МВт для нагрева различных материалов или выплавки цветных металлов и синтетических шлаков, применяемых в металлургической промышленности, отапливаются природным газом.
Из практики сжигания чистого природного газа известно, что факел и продукты сгорания обладают низкими радиационными характеристиками. Данные исследований, проведенных на мартеновских печах [1], показывают, что несветящийся факел на всём протяжении рабочего пространства печи имеет более высокую температуру, чем длинный светящийся. Это является следствием меньшей теплоотдачи к ванне (при прочих равных условиях) из-за меньшей светимости факела. Большая температура газов указывает на большие потери теплоты с уходящими продуктами сгорания. Ухудшение теплоотдачи от факела к теплообрабатываемым материалам снижает эффективность тепломассообменных процессов, что приводит к увеличению удельного расхода топлива.
Использование мазута для повышения светимости факела нерационально из-за необходимости иметь мазутное хозяйство, что наряду с высокой стоимостью жидкого топлива приведёт к увеличению общих затрат на эксплуатацию печей такого типа.
Одним из путей повышения светимости факела является отопление печей реформированным природным газом. С этой целью часть природного газа из общего количества, идущего на технологический процесс, направляется на специальную установку – реформатор, устанавливаемый в газоотводящем тракте печи. При высокой температуре (1100 – 1300 С) метан интенсивно разлагается на сажистый углерод и водород, а образующаяся смесь подаётся в газовую горелку печи. Присутствие в газообразном топливе большого количества сажистых частиц с преимущественными размерами от 0,2 до 0,5 мкм резко увеличивает светимость факела и приводит к возрастанию передачи тепла излучением.
Наиболее рациональной конструкцией для печей такого типа с точки зрения монтажных работ является реформатор змеевикового типа, повешенный вертикально к своду дымового тракта (рис.1).
Природный газ из общего газопровода распределяется на два потока: меньшая часть (~10% по вышеприведенному расчёту) направляется в стальные трубки реформатора, выполненные из жаропрочной стали, а основная часть газа подаётся на инжектор, с помощью которого компенсируется падение давления при движении газа через систему трубок реформатора.
Использование в качестве топлива частично реформированного природного газа для шлакоплавильной печи производительностью 4 т/ч готовой продукции, позволяет уменьшить расход топлива на 30 – 40% и сократить время тепловой обработки материалов. Технико-экономические расчёты показывают, что окупаемость установленного в дымовом тракте печи реформатора составляет менее одного года.