С целью сокращения расхода кокса в шахтной печи ваграночного типа с открытым или закрытым колошником дополнительно используется природный газ. Его сжигание с помощью горелочных устройств обычно осуществляется в выносных топках, установленных по периметру кожуха печи. В зависимости от конструкции, горелки обеспечивают частичное или полное предварительное перемешивание газа и воздуха при коэффициенте расхода воздуха 1,2 - 1,5. Далее продукты горения газа подаются непосредственно в слой шихты. При реа лизации этого способа расход кокса составляет 8 - 9 % к металлозавалке, а расход газообразного топлива 30 - 40 м3/т расплава. Для этих условий отмечено незначительное повышение температуры расплава (на 10 - 20 °С), рост производительности на 15 - 20 % при снижении объема газообразных вредных выбросов на 20 - 25 % (в основном СО). В работе вагранки наблюдаются периодические нарушения газодинамического режима с подвисанием слоя шихтовых материалов, похолодание получаемого расплава, увеличение химического недожога и ухудшение условий службы футеровочных материалов. При использовании слоевого способа сжигания газовоздушной смеси ее подают в разогретый слой кусковых материалов с коэффициентом расхода воздуха не ниже 2,5 - 3,0 с формированием высокотемпературной зоны при температуре 1350 - 1380 °С, шириной 60 - 70 мм, способной перемещаться по слою со скоростью 15 - 20 мм/мин. Для его реализации в плотном продуваемом слое необходимо обеспечить равномерное перемешивание газа и воздуха, требуемые газодинамические условия и создание заданного соотношения «газ - воздух» при коэффициенте расхода воздуха более 2,5 - 3,0. При подаче холодной газовоздушной смеси в слой шахтных печей через фурмы зона горения делит весь слой на две ступени: первоначальную и конечную. Высокий температурный уровень зоны горения обеспечивает значительную скорость охлаждения материалов на стадии зажигания газовоздушной смеси, что предотвращает ее воспламенение в свободном надслоевом пространстве. Отсутствие прямого контакта зоны высоких температур с рабочим пространством агрегата повышает надежность и экономичность использования этого процесса (отсутствуют тепловые потери). Применение слоевого способа сжигания природного газа для отопления чугунолитейной вагранки обеспечивает повышение производительности плавильного агрегата с 10 до 13,6 т/ч или на 36 % при сокращении удельного расхода кокса на 80 кг/т или на 33,3 %, уменьшении общего расхода теплоты на процесс на 25 кВт или 18,78 % и потерь тепла с отходящими газами на 25,32 кВт или 16,2 %. При этом общий тепловой КПД агрегата увеличивается с 35,58 до 42,26 % или на 15,81 %.
