44. Чем отличается горение кокса в доменной печи от слоевого горения твёрдого топлива на колосниковой решетке?

В доменной печи кокс сгорает у фурм,Горение углерода (кокса) у фурм - важный процесс в печи, благодаря которому происходит опускание шихтовых материалов на место сожженного кокса, плавление шихты, нагрев горновых газов. При сгорании углерода кокса образуется углекислый газ и выделяется большое количество тепла горение твёрдого топлива, загруженного слоем (обычно на колосниковую решётку), происходит в струе воздуха, пронизывающего этот слой (обычно, но не всегда, снизу вверх) при этом выделяется не большое количество теплоты. Разница между горением кокса в доменной печи и колошником в том, что в доменной печи кокс сгорает полностью, а на колошниковой решетке нет.

45. Объясните причины возникновения циркуляционной зоны перед фурмами, нарисуйте схему зоны циркуляции кокса, укажите ее параметры.

Интенсивность циркуляции газовой фазы в фурменной зоне возрастает пропорционально начальному количеству движения, поэтому при увеличении количества и скорости дутья в циркуляцию вовлекается соответственно большое количество кусков кокса. Ввиду наличия высоких температур в фурменной зоне можно утверждать, что горение твердого углерода находится в промежуточной или диффузионной области.

Из рисунка следует, что кокс в разрыхленной зоне, циркулируя, движется по окружности: отдуваемый дутьем, он совершает близкое к горизонтальному движение внизу зоны разрыхления, направляясь к противоположной ее стороне, ограничиваемой плотной массой кокса. Здесь движущиеся куски кокса поднимаются вверх, затем поворачивают назад, движутся над зоной разрыхления и заканчивают свой круговорот, опускаясь вниз перед глазом фурмы. Рис. 176 дает схематическое представление о процессах в вертикальном и горизонтальном разрезах разрыхленной «циркуляционной» зоны.

Зоной циркуляции можно объяснить характером изменения содержания кислорода по радиусу горна. Кокс больше всего сосредоточивается близ глаза фурмы и на противоположном конце зоны циркуляции, у ее границы с уплотненной областью. Вот почему в этих участках окислительной зоны кислород взаимодействует с углеродом кокса наиболее интенсивно. Следовательно, именно в этих местах резко уменьшается содержание кислорода и увеличивается концентрация углекислого газа. Завершающая стадия процесса перед фурмами — взаимодействие СО2 и С — происходит вне разрыхленной зоны, в пограничном слое кокса, окаймляющем зону циркуляции.

СО2+С=2СО-165.797 МДж

46. Нарисуйте и объясните диаграмму изменения состава газа по длине фурменного очага, приведите необходимые уравнения химических реакций.+

На рис. 175 приведена типичная диаграмма состава газа перед фурмой одной печи; на ней показано, что свободный кислород убывает из газовой фазы не постепенно, а скачками: сначала резко, а на расстоянии 200—300 мм от фурмы даже возрастает, затем сохраняется на довольно высоком уровне (13—15%) на протяжении 500—600 мм и в конце зоны резко падает. Углекислый газ изменяется соответственно кислороду — возрастает с его падением и наоборот. Окись углерода в газе появляется при вторичном снижении углекислоты. Этот пример соответствует нормальному ходу печи и обобщает данные многих сотен серий проб, отобранных на четырех печах.

При ненормальном ходе печи или переполнении горна чугуном и шлаком диаграммы имеют несколько иной характер, но в общем подтверждают неплавное изменение содержания кислорода и углекислоты в газе окислительной зоны. В большинстве случаев кислород, как и на рис. 175, не изменяется на протяжении значительного расстояния зоны от глаза фурмы. Иногда число максимумов CO2 увеличивается до трех Это объясняется тем, что кокс перед фурмами не покоится неподвижно, как в газогенераторе или на колосниковой решетке, а находится во взвешенном разрыхленном состоянии, плавая («танцуя») у фурм на достаточном от них удалении. Это хорошо подтверждается общеизвестным фактом сравнительно легкого продвижения газозаборной трубки или лома на протяжении 0,8—1,5 м за глазом фурмы, после чего продвижение резко затрудняется, и требуются большие усилия для преодоления возникшего препятствия.

Важнейшим процессом, протекающим в горне печи, является горение углерода горючего в фурменной зоне

С + O₂ → СО₂ + 398,3 кДж; (1.1)

2С + О₂ → 2СО+ 220,0 кДж; (1.2)

СО + 0,5O₂ → СО₂ + 282,6 кДж. (1.3)

При избытке углерода на фурмах, образовавшийся ранее диоксид углерода, восстанавливается за окислительной зоной

CO₂ + С → 2СО - 178,3 кДж. (1.4)

47. ор, содержащиеся в чугуне. 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Опишите влияние различных факторов на размеры окислительных зон фурменного очага.

На размеры окислительной зоны влияет ряд факторов. Прежде всего это относится к количеству дутья (при неизменной скорости его истечения из фурм).

При большом количестве дутья содержание СО2 увеличивается медленно, а на значительном расстоянии от торца фурмы остается почти неизменным. Кривая изменения содержания СО2 имеет размытый максимум; при сокращении расхода дутья приближающийся к фурме максимум содержания СО2 более отчетливый. Эта закономерность объясняется характером процесса горения, развивающимся на поверхности горючего. Чем больше дутья поступает через фурму, тем больше кокса требуется для полного расходования кислорода. Так как горение происходит на поверхности горючего, то для увеличенного количества кислорода требуется больше кусков кокса, занимающих соответственно большее пространство перед фурмами.

Влияние только скорости дутья на размеры окислительной зоны можно проследить по данным .При увеличении диаметра фурм до 250 мм расход и температура дутья поддерживались почти на прежнем уровне. В случае уменьшения скорости истечения дутья от 111 до 75 м/с окислительная зона сократилась с 1500 до 1200 мм, а кислородная с 1300 до 850 мм, соответственно изменилось и удаление фокуса горения.

Таким образом, увеличение количества дутья при неизменной скорости, так же как и увеличение скорости дутья при постоянном его количестве, вызывает увеличение размеров зоны горения и отдаление всех характерных точек зоны от торца фурмы. Одновременное же увеличение количества и скорости дутья действует в одном направлении, вызывая еще больший сдвиг характерных точек зоны к центру горна. Это обстоятельство связано с кинетической энергией дутья mv2/2, учитывающей как массу, так и скорость газового потока. Чем больше кинетическая энергия дутья, тем протяженнее окислительная зона.

За пределами окислительной зоны температура газа постепенно падает в направлении к центру горна. Интенсивность снижения температуры зависит от развития реакции прямого восстановления в зоне восстановления и от количества газов, проникающих из окислительной зоны в центральный район горна; чем больше газа проходит к центру печи, тем меньше изменяется температура по радиусу горна и тем выше температура в центре. При недостаточном или слабом движении газового потока в радиальном направлении температура в средней области горна низкая, а падение ее резкое.

Изменение температуры от окислительной зоны к центру печи тесно связано таким образом с содержанием окиси углерода за пределами этой зоны. В полном соответствии с изменением состава и температуры газа по радиусу горна должно находиться и статическое давление газового потока. Статическое давление достигает максимального значения на периферии горна и уменьшается в направлении к центру, причем, чем сильнее это снижение, тем меньше газа попадает к центру печи. Факторы, создающие сопротивление движению газового потока, обусловливают повышенные потери давления и снижение потока газа, проникающего к центру печи.