4. Изменение количества и состава газа по высоте доменной печи

Изменение количества и состава газа по высоте доменной печи довольно полно отражает степень развития основных физико-химических процессов в различных частях печи.

Основное количество газа (N₂, СО, Н₂) образуется при горении топлива у фурм.

При движении продуктов горения вверх к ним присоединяется окись углерода, образующаяся при прямом восстановлении.

В верхней части печи, в зоне косвенного восстановления, количество газа может несколько увеличиваться только за счет разложения карбонатов, гидратов и испарения влаги. В этой части печи происходит, главным образом, изменение состава газа. Прежде всего здесь за счет процессов косвенного восстановления СО превращается в СО₂.

Примерный состав колошникового газа:

N₂: 50-55%, CO₂: 12-18%, CO: 20-26%, H₂: 1-3%, CH₄: 1-3% (когда много природного газа).

Колошниковый газ содержит большое количество СО, поэтому используется в качестве топлива.

Теплосодержание колошникового газа составляет приблизительно 3600-4000 кДж/м3.

Следует отметить: что при данных конкретных условиях работы печи (при определенном удельном расходе кокса, восстановимости железнорудного материала, расходе известняка и т.п.) количество газа, проходящего через любое горизонтальное сечение печи, пропорционально расходу дутья:

(2.4‑9)

где V_г- количество газа, проходящего через какой-либо горизонт печи при нормальных условиях м3/т чугуна (м3/сек); a - коэффициент пропорциональности для данного горизонта; V_д- расход дутья при нормальных условиях, м³/т (м³/сек).

Влияние условий плавки на изменение состава газа по высоте печи.

Здесь следует отметить следующее:

1. Основным фактором, определяющим количество газа, является удельный расход кокса.

Так как количество продуктов горения (N₂и СО_гор) прямо пропорционально количеству углерода, сгорающего у фурм, то с изменением удельного расхода кокса меняется количество газа (за счет изменения количества азота и СО).

2. Изменение восстановимости железорудного материала, расхода известняка, природного газа, влажности дутья, содержание гидратной влаги в рудах вызывают, главным образом, изменение состава газа.

При увеличении восстановимости рудных материалов увеличивается содержание СО₂в газе и уменьшается содержание СО. Уменьшение расхода известняка ведет к уменьшению содержания СО₂.

Изменение остальных указанных факторов вызывает изменение содержания водорода.

3. Самое большое влияние на количество и состав газа оказывает обогащение дутья кислородом.

При обогащении дутья кислородом уменьшается количество поступающего в печь азота, количество горнового газа сокращается. Содержание СО в горновых газах растет. Это является положительным фактором, так как способствует увеличению восстановимости рудных материалов.

4. Движение материалов и газов

Получение высоких технико-экономических показателей работы печи возможно лишь при благоприятном сочетании физико-химических и физико-механических процессов, протекающих в объеме печи. К физико-механическим процессам относят процессы движения газов и материалов.

Процессы газодинамики и механики движения материалов из-за важности их удовлетворительного развития являются основной заботой производственного персонала доменной печи. Процессы движения газов и материалов являются лимитирующими, то есть определяющими, при форсировании доменной плавки дутьем.

Вместе с тем, эти процессы являются слабоизученными. Это определяется как трудностями экспериментирования на реальных объектах, так и трудностями изучения движения газов и материалов на моделях.

Прежде чем рассматривать закономерности движения материалов, рассмотрим, что собой представляет доменная шихта. Доменная шихта, составленная из разнородных твердых кусков топлива и железорудных материалов, относится к категории сыпучих тел.