Попытки заменить природным газом кокс, сжигаемый в вагранках, предпринимались в течение многих лет. В решении этой задачи наметились два пути: создание новой шахтно-отражательной печи (вагранка типа Петрашевского, Бакинского судоремонтного завода и подобные им), работающей целиком на газе, или замена части кокса природным газом в существующих вагранках без значительных переделок их конструкций.
Наиболее просто можно получить экономию кокса и увеличить температуру чугуна путем перевода вагранки на горячее дутье с подогревом воздуха до 300-500° С в специальном воздухоподогревателе за счет сжигания в его топке некоторого количества природного газа. Такое решение не требуют переделки чугунолитейные вагранки и снижает расход кокса на 15-25% при одновременном повышении температуры чугуна до 1400-1420° С. Подогрев воздуха почти не влияет на общий расход условного топлива на тонну чугуна, однако надежных данных об этом не имеется.
Увеличить температуру чугуна можно также за счет установки специальных горелок в копильнике вагранки. Для этой цели наиболее подходят кинетические горелки, питаемые воздухом от воздушного коллектора вагранки (конечно, при наличии некоторого резерва производительности дутьевой установки). Вопрос о сохранении или переделке копильника должен решаться с учетом конкретных условий.
Понятно, что только за счет дооборудования копильника газовыми горелками расход кокса уменьшить нельзя. В настоящее время чугунолитейные вагранки, в которых экономия кокса до 50% достигается за счет сжигания природного газа в шахте вагранки. При этом расход кокса в рабочей топливной колоше снижается до 5% от веса металлической колоши, а общий расход - до 7,5-8%. Такой частичный перевод на газ экономически выгоден. Наряду со значительной экономией кокса он приводит к повышению температуры чугуна, увеличению производительности вагранки на 17-25% и, в ряде случаев, к увеличению его качества.
При частичном переводе чугунолитейные вагранки на природный газ применяются кинетические газовые горелки, работающие при давлении газа не менее 3000-4000 мм вод. ст. Горелки устанавливаются на 600-800 мм выше осей фурм, площадь сечения которых должна быть уменьшена до 0,07-0,10 от площади сечения вагранки. Сгорание газовоздушной смеси происходит в туннелях, располагаемых под небольшим углом к горизонту. Газовые горелки питаются воздухом от воздуходувной системы вагранки, которая обычно не требует какой-либо переделки.
Попытка полного перевода вагранки только на газовое отопление была предпринята еще до Великой Отечественной войны в г. Баку путем создания огнеупорной холостой колоши из карборундового щебня при подводе газа в фурмы (схема Л. Я. Садогурского). Этот опыт имел частичный успех, но до конца доведен не был.
Наиболее перспективным решением задачи полной замены кокса природным газом в чугунолитейном производстве является создание шахтно-отражательных печей (рис. Х-16) (разработка тепловой лаборатории Московского автозавода им. Лихачева). В шахтной части печи, представляющей собой видоизмененную вагранку, происходит нагрев шихты и частичное плавление. В основном процесс плавления осуществляется в нижней части шихты, где последняя подвергается не только действию раскаленных продуктов сгорания, но и радиации факела. Расплавленный чугун стекает в ванну-копильник, где происходит его перегрев. Желательно, чтобы горелка обеспечивала создание короткого светящегося факела с высокими радиационными характеристиками.
На рис. Х-17 показано оборудование коксогазовой вагранки инжекционными горелками с активной воздушной струей, применение которых в данном случае весьма перспективно.