球式熱風爐是以自然堆積的耐火球代替通道規(guī)則的格子磚室的蓄熱式熱風爐。它和格子磚室的蓄熱式熱風爐一樣，燃燒室可以設計為內(nèi)燃式、外燃式及頂燃式，但它一經(jīng)面世就采取了與小巧的球床匹配的頂燃式結(jié)構(gòu)為主流(采用外燃式結(jié)構(gòu)目前僅漢鋼一座高爐)，并以這種結(jié)構(gòu)進行廣泛推廣，故球式熱風爐以頂燃式為其第一大特征，球式熱風爐為事實上的頂燃式熱風爐，見圖1—11。

　　球式熱風爐的根本在于耐火球代替了格子磚，而使蓄熱室熱過程和結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生了顯著變化。由于氣體在球床或格子磚室內(nèi)的運動是不規(guī)則紊流運動，其橫向、縱向等多維斷面都參與了熱交換，故用單位體積球床或格子磚室所具有的能參與熱交換的表面積表示的加熱面積，見表1—3。球床為格子磚的3—5倍，傳熱系數(shù)比格子磚大10倍。因此在總加熱面積相同的條件下，球式熱風爐蓄熱室的體積小得多，加之采用了頂燃式結(jié)構(gòu)，故球式熱風爐體積小成為其第二大特征。球床與格子磚室加熱面積比較見表1—3。

　　球式熱風爐具有如下特點：

　　球式熱風爐熱工特性的明顯改善，比高效內(nèi)燃式熱風爐更具優(yōu)越性。首先在于它比內(nèi)燃式熱風爐更容易獲得高風溫。因為球式熱風爐單位鼓風的蓄熱面積大，綜合傳熱系數(shù)高達80一90kJ／m2周期，熱效率接近80％，這使得送風溫度和拱頂溫度很接近，溫差一般在50一100℃之間。在相同的拱頂溫度下，球式熱風爐出口風溫比內(nèi)燃式熱風爐的約高70一100℃。其次，在可以獲得同樣高風溫的條件下，球式熱風爐比改進型高效內(nèi)燃式熱風爐可節(jié)省投資30％以上。由于球式熱風爐的體積小，結(jié)構(gòu)簡單，材料用量大大少于內(nèi)燃式熱風爐，從而大大節(jié)省了投資。根據(jù)最近設計的380m3高爐配4座球式熱風爐與4座高效內(nèi)燃式熱風爐的投資概算結(jié)果對比，球式熱風爐投資約1850萬元，高效內(nèi)燃式熱風爐投資為2830萬元，總體投資節(jié)省980萬元，節(jié)省率達35％，其中耐火材料節(jié)省約40％，鋼材節(jié)省約2l％。第三，球式熱風爐作為一種頂燃式熱風爐，將拱頂空間作為燃燒室，從根本上克服了內(nèi)燃式熱風爐燃燒室隔墻傾斜、倒塌、開裂的固有缺陷。

　　球式熱風爐技術始于20世紀50年代末期。為了提高風溫，1959年和I960年人們在3m3和0.5m3高爐上進行了球式熱風爐的系統(tǒng)試驗，研究證明球式熱風爐可以獲得1000~1200℃的高風溫。當時由于布袋除塵技術沒有跟上，加上耐火球材質(zhì)較差，使球床壽命過短而未取得預期效果。

　　從球式熱風爐配套的高爐容積的逐漸升級變化出發(fā)，球式熱風爐技術發(fā)展大致可分為三個階段。

　　一是技術起步階段：1974~1982年為球式熱風爐的起步時期。1974年在河北涉縣鐵廠13m3同時采用球式熱風爐和布袋除塵器，試驗取得了成功。到1978年就發(fā)展到全國約20個省區(qū)100多座高爐，配套高爐容積從6m3,13m3,28m3到55m3。萬福鐵廠從1979年開始在73m3高爐上進行球式熱風爐中間試驗和工業(yè)試驗的升級使用；到1982年止，升級應用成功，獲得了1000℃左右的高風溫，使球式熱風爐配套的高爐容積增加到了73m3。

　　二是推廣使用階段：1982~1992年，新建及改造的100m3高爐上普遍采用了球式熱風爐。如包頭東風鋼鐵廠、千里山鋼鐵廠、江油鋼鐵廠、成都鋼鐵廠、大渡河鐵廠、呼市鐵廠等等。尤其在四川發(fā)展很快，特別是四川威遠鋼鐵廠185m3高爐球式熱風爐于1986年1月建成投產(chǎn)，獲得了1195℃的高風溫，且拱頂溫度與熱風溫差值一般在508℃，使我國球式熱風爐技術向中型高爐發(fā)展前進了一步。于1991年建成投入使用的成都鋼鐵廠318m3高爐采用球式熱風爐，成為當時我國最大的球式熱風爐，這使得球式熱風爐技術巳進入中型高爐使用階段。西安建筑科技大學于1993年進行了熱平衡測定計算與分析研究工作。研究結(jié)果認為，成鋼球式熱風爐達到且超過了設計風溫1050~1100℃的水平，熱風爐拱頂溫度與熱風出口溫度之間的溫差只有72.36℃，本體熱效率達74.18%。

　　三是成熟發(fā)展階段：1992年以來球式熱風爐技術的發(fā)展走向成熟。從成鋼、威鋼的大中型球式熱風爐使用經(jīng)驗來看，解決了復雜的技術問題，實現(xiàn)了機械化裝卸球。1994年7月漢鋼380m3高爐外燃式球式熱風爐投產(chǎn)；1995年5月威鋼318m3高爐球式熱風爐投入運行年7月成鋼335m3高爐球式熱風爐投產(chǎn)；1997年6月漣源鋼鐵廠318m3高爐球式熱風爐投產(chǎn)；1997年達鋼335m3高爐球式熱風爐投產(chǎn)。2000年2月及8月南昌鋼鐵廠350m3高爐球式熱風爐及津西鋼鐵廠350m3高爐球式熱風爐也分別投人運行;2001年4月成鋼2號高爐大修擴容至345m3，配4座球式熱風爐已投入運行；同年柳鋼350m3高爐也采用了球式熱風爐，進而推廣應用到750m33高爐。國豐鋼鐵廠350m3高爐球式熱風爐、遵化380m3球式熱風爐、威鋼350m3配4座球式熱風爐、成鋼1號高爐移地大修擴容至350m3配4座球式熱風爐正處在緊張的施工階段。到2002年止，已投產(chǎn)和即將投產(chǎn)的300m3級高爐采用球式熱風爐的廠家達16家，高爐30多座。隨著國家淘汰300m3級以下小高爐產(chǎn)業(yè)政策的實施，球式熱風爐技術將會得到越來越多的中型高爐廠家的認同，有意向準備大修改造時配備球式熱風爐的廠家將會不斷增多。