目前普遍使用的冲天炉共同存在如下问题：气流由风口射入炉内时，由于焦炭的阻隔，气流很难深入炉心。因此形成了这样一种理论共识：气流在炉内分布的状态为，炉壁附近气流量大，密度大，越向炉心，气流量越小，密度越小；炉壁附近焦炭燃烧的好，温度高，越向炉心焦炭燃烧的越差，温度越低；炉壁附近的炉料熔化的快，越向炉心熔化的越慢。因此，随着时间的延续，炉壁效应越严重，炉膛则越大，气流射入炉心越难，造成整个炉膛的供风强度，特别是对炉心的供风强度下降，因此随着时间的延续，焦炭燃烧效果越差，铁水温度越低，元素烧损越大，耗焦越多，熔化率越大，铁水质量越差。在投料口浓烟滚滚,火焰冲天，造成严重的热量浪费和污染物排放的增加。
针对以上问题，为了节能减排研究开发了“空气冷却强化预热单排龙卷风供风冲天炉”。由空气冷却替代水冷却不仅在理论上是可行的，而且在许多技术领域早有应用。关键的问题是气流的流量、流速和流通方案的科学合理性。
第一种方法是在冲天炉底焦部位的炉壳内壁，全方位地布置了冷却管，通过进风孔与出风孔，使冷却管与总风箱和储风箱相通；储风箱又经支风管与进风箱相通；进风箱上安装龙卷风发生器。因此当总风箱上联接主风管，主风管联接鼓风机，鼓风机启动后，气流自然进入主风管→总风箱→冷却管→储风箱→支风管→进风箱→龙卷风发生器→射入炉内；多余的风量，经冷却管→储风箱→放风管→炉体烟筒排入大气。
第二种方法是在冲天炉底焦部位的炉壳外壁，设置如同热风胆的外壳，其气流运行的路线与第一种方法大体相同。
上述空气冷却和水冷却相比具有如下优点：
1）突出氧化带，合理的分布冷却效果：氧化带是整个冲天炉温度最高，高达1700℃-1800℃，烧损和侵蚀最为严重的部位。保持氧化带的完整性、可靠性是决定冲天炉炉龄的关键所在。水冷却只能对炉壳进行由上向下的冷却，而氧化带必定处于靠下的部位。也就是说，不可能用最冷的水，首先进入氧化带部位的炉壳进行冷却。而空气冷却特别是单排风口可以从任意部位首先进入，那当然应该首先进入而且是全部风量进入氧化带进行冷却。而对在其上方一定距离的熔化带，则相应的降低了过冷度，因为熔化带本身的最高温度也不过1100℃-1300℃，所以其上的耐火材料不会受到严重的烧损和侵蚀，不需要也不应该进行最强的冷却作用。这种由最强到最弱的冷却程序也完全符合炉内的客观需要。
2）变害为利，节能减排：炉内烧损和侵蚀炉壁的热量，是炉内焦炭燃烧时不可避免的能耗。不管有没有冷却方法，都要向外散发。这部分的热量占炉内总热量的6%左右，如果不能将其及时的置换出来，那么这6%的热量就只能对炉壁进行烧损和侵蚀，且引发大量炉渣。水冷却目前只能白白的带走，散发于大气。而空气冷却却能用这部分热量变冷气流为温气流，再射入炉内。即减缓了炉壁耐火材料被烧损和侵蚀的速度，又提高了进风温度、节约了焦炭、提高了铁水温度。同时没有了水冷却对炉壳的腐蚀及对水的污染和浪费、避免了因烧穿炉壳漏水引起事故的发生。
3）避免了大量设备设资、消除了日常维护：水冷却系统占地大、投资大，其投资超过冲天炉的投资；为了提高铁水温度，需购制外热风设备，其投资更几倍于冲天炉的投资；还要造成水的污染，空气冷却炉没有上述的任何缺陷。
