2) Охарактеризуйте, как влияет на ход доменной печи количество дутья, длина и диаметр фурм, распределение дутья и природного газа по фурмам.

2. Влияние количества дутья. С увеличением количества дутья возрастает скорость его истечения из фурмы, а так как кине­тическая энергия струи пропорциональна квадрату скорости, то дутье и газ, содержащие окислители 0₂, С0₂ и Н₂0, проникают на большую глубину, увеличивая протяженность зоны сгорания. При увеличении количества дутья увеличиваются также высота и ширина зоны горения, хотя и в меньшей степени, чем глубина. Уменьшение количества дутья вызывает сокращение размеров зоны горения. .

3. Влияние скорости истечения дутья из фурм. Скорость исте­чения дутья из фурм при постоянном его количестве зависит от диаметра фурм и их числа. Поскольку число фурм на печи постоянное, то изменить скорость истечения дутья при постоянном количестве можно лишь изменением диаметра фурм. При умень­шении диаметра фурм скорость истечения, а следовательно, и кинетическая энергия струи дутья возрастают, вызывая увеличение глубины зоны горения и сокращение ее высоты и ширины. Таким образом, если увеличение скорости истечения достигается увеличением количества дутья, то зона горения увеличивается по всем направлениям. Если же скорость истечения дутья увеличи­вается вследствие уменьшения диаметра фурм при неизменном количестве дутья, зона горения увеличивается вглубь и сокра­щается в поперечных размерах. При увеличении диаметра фурм и неизменном количестве дутья сокращается протяженность зоны горения, но зато увеличиваются ее высота и ширина. Изменение диаметра фурм, так же как и изменение их высова в глубь горна,

является технологическим фактором воздействия на ход печи и используется для достижения оптималь­ного соотношения коли­честв газа, проходящих у стен и в осевой зоне печи.

4. Влияние нагрева дутья. В зависимости от условий работы печи на­грев дутья может по-раз­ному влиять на размеры зоны горения. При относи­тельно низком нагреве дутья (до 900° С) или при похолодании горна повы­шение температур дутья вызывает увеличение ско­рости сгорания углерода, т. е. скорость химической реакции. Увеличение скорости сгорания отражается не на количестве сжи­гаемого углерода в единицу времени (оно строго соответствует количеству поступающего кислорода), а на объеме, в котором совершается процесс горения. Поэтому повышение температуры дутья, когда процесс горения находится в кинетической области, всегда вызывает сокращение зоны горения. При температуре дутья 1000° С и выше и при нормальном нагреве горна, когда процесс сгорания углерода кокса находится в диффузионной области, по­вышение температуры дутья не вызывает уменьшения размеров зоны сгорания. Наоборот, вследствие увеличения объема дутья возрастают скорость истечения и кинетическая энергия струи дутья и размеры зоны сгорания в этих условиях могут увеличиться.

5. Влияние давления дутья. Увеличение давления дутья на размеры зоны горения проявляется по-разному в зависимости от того, что явилось причиной изменения давления. Если, например, давление дутья возросло вследствие увеличения количества дутья, то протяженность зоны горения увеличится соответственно увеличению кинетической энергии струи. Если же увеличение давления дутья произошло вследствие повышения давления газа на колош­нике без соответствующего увеличения количества дутья, то объем дутья, скорость его истечения из фурм и кинетическая энергия струи уменьшатся, что приведет к сокращению зоны горения. Повышение давления дутья, связанное с ухудшением газопрони­цаемости шихты, может привести к изменению глубины зоны горе­ния в зависимости от того, где расположен источник ухудшения газопроницаемости: если он у периферии —зона удлинится, если у оси — сократится. При уменьшении давления дутья в результате уменьшения количества и скорости дутья зона сокращается и вы­тягивается вверх у торца фурмы.

6. Влияние влажности дутья. Реакция взаимодействия содер­жащегося в дутье водяного пара с углеродом кокса сопровождается поглощением тепла. В результате температура в окислительной зоне понижается и зона горения увеличивается. Следовательно, увеличение влажности дутья, если оно не сопровождается соответ­ствующим повышением нагрева дутья для компенсации затрат тепла на диссоциацию влаги, всегда приводит к увеличению зоны горения, и наоборот. Чтобы компенсировать расход тепла на диссо­циацию водяного пара нагревом дутья, необходимо повышать тем­пературу дутья из расчета 9° С на каждый 1 г пара на 1 м³ дутья. При соблюдении этого условия изменение влажности дутья почти не влияет на размеры зоны горения.

Учитывая, что реакция углерода с водяным паром протекает медленнее, чем с диоксидом углерода, повышение влажности дутья увеличивает размеры зоны горения.

7. Влияние количества вдуваемых углеводородсодержащих добавок. В качестве таких добавок используют природный газ, ПУТ и мазут. Влияние этих добавок на размеры зоны горения аналогично влиянию увлажненного дутья, но прояв­ляется более резко. Природный газ частично сгорает в фурме и в самом начале окислительной зоны, образуя СО, С0₂ и Н₂0. Количество образовавшейся Н₂0 в окислительной зоне при вду­вании природного газа значительно больше, чем при обычном ув­лажнении дутья, поэтому и диссоциация водяного пара заканчи­вается на большем удалении от торца фурмы . Однако основной причиной понижения температуры в окислительной зоне при вдувании углеводородсодержащих добавок является увели­чение количества горнового газа, на нагрев которого требуется больше тепла. Вдувание природного газа и других углеводородсодержащих добавок увеличивает размеры зоны горений и в том случае, когда тепловые затраты на нагрев увеличенного количества горнового газа компенсируются соответствующим повышением нагрева дутья. Размер окислительной зоны может не измениться или даже уменьшиться, если вдувание природного газа сопровождается значительным сокращением количества дутья. Это может быть при плохом качестве шихтовых материалов, обладающих низкой газопроницаемостью.

8. Влияние содержания кислорода в дутье.

При обогащении дутья кислородом на единицу вдуваемогого в горн кислорода приходится меньше азота и соответствии уменьшается количество горновых газов при сжигании единицы горючего. Следовательно, выделяющееся при сгорании углерода кокса тепло нагревает образующиеся газы до более высокой температуры, т. е. возрастает температура сгорания и соответственно уменьшается зона горения. В то же время с увеличением температуры газов увеличивается их объем, что должно увеличить зону горения. В зависимости от того, какой фактор превалирует при увеличении содержания кислорода в дутье размеры зоны горений могут либо увеличиться, либо уменьшиться, либо остаться неизменными. Важную роль в этом играет режим сгорания углеродц топлива.

Из других факторов, влияющих на размеры зоны горения, большое значение имеет распределение материалов на колошнике при загрузке в печь.

1. Дайте характеристику одностороннему ходу доменной печи.

2. Дайте определение понятиям: осадка шихты, загромождение горна, подвисание шихты, обрыв шихты, подстои шихты.

2.8 Регулирование хода доменной печи при отклонениях от нормального режима её работы

2.8.1 Общие положения

2.8.1.1 Для определения характера и причин отклонений в состоянии доменной печи и своевременного принятия мер к восстановлению нормальной ее работы необходимо осуществлять регулярный контроль качества и точности дозировки загружаемых шихтовых материалов, вести наблюдение за показаниями приборов, состоянием воздушных фурм, работой газов и движением материалов в доменной печи, нагревом и составом продуктов плавки. Несвоевременное выявление причин нарушения нормальной работы доменной печи приводит к расстройствам ее хода.

2.8.1.2 Для того чтобы меры по предотвращению нарушений хода доменной печи оказались наиболее действенными, необходимо проанализировать не отдельные показатели плавки, а работу доменной печи в целом, увязывая показания приборов с данными о химическом составе жидких продуктов плавки и газов, состоянии физического нагрева доменной печи, качестве шихтовых материалов и с другими сведениями об условиях плавки.

2.8.1.3 Для того чтобы иметь полную уверенность в правильности работы контрольно-измерительной аппаратуры, поверка (калибровка) приборов должна осуществляться строго в соответствии с утверждённым графиком. В случае сомнений в правильной работе того или иного прибора по заданию мастера доменной печи должна осуществляться его контрольная проверка.

2.8.1.4 Регулирование режима работы доменной печи при отклонениях от нормы осуществляется мастером доменной печи.

2.8.1.5 Основными отклонениями от нормального режима работы доменной печи являются:

- неравномерная работа доменной печи по окружности;

- периферийный ход;

- центральный ход;

- тугой ход;

- канальный ход;

- перекос поверхности засыпи;

- холодный ход;

- горячий ход;

- подвисание шихты;

- ход доменной печи обрывами;

- загромождение горна;

- нарушение шлакового режима;

- образование настылей.

2.8.2 Неравномерная работа доменной печи по окружности

2.8.2.1 Причинами неравномерной работы доменной печи по окружности могут являться:

- несоответствие дутьевого режима гранулометрическому составу шихты ("передув");

- несоответствие дутьевого и температурного режимов нагреву доменной печи (похолодание, разогрев);

- ухудшение подвижности шлака;

- загромождение горна;

- неточность монтажа засыпного аппарата и защитных плит колошника;

- неравномерный разгар кладки или образование настылей;

- неравномерное распределение дутья и вдуваемого газа по фурмам;

- неудовлетворительное смешивание горячего дутья с холодным;

- неправильная работа вращающегося распределителя шихты.

2.8.2.2 Признаками неравномерной работы доменной печи по окружности являются:

- устойчивая разница в температуре колошникового газа по отдельным газоотводам (с разницей крайних значений, превышающей 100 ^ОС) и в показаниях периферийных термопар (с разницей крайних значений температуры более 150 ^ОС);

- устойчивая разница в объемной доле диоксида углерода в газе на периферии по четырём сторонам (более 3 %);

- разная скорость схода материалов по показаниям зондов (перекос поверхности засыпи).

Длительная неравномерная работа доменной печи по окружности вызывает односторонний разгар огнеупорной кладки, приводит к ухудшению использования тепловой и химической энергии газового потока.

2.8.2.3 Регулирование распределения газового потока по окружности доменной печи производится изменением программы работы вращающегося распределителя шихты, дутьевого режима (с устранением передувов), изменением расхода природного газа на отдельные фурмы, закрытием одной или нескольких фурм.

2.8.2.4 Окружные неравномерности в теоретической температуре горения более 100 ^оС (относительно среднего значения), в определённом фурменном очаге регулируются соотношением объемных расходов природного газа пропорционально объемному расходу дутья на каждую фурму по показаниям системы «Фурменные очаги».