книги из ГПНТБ / Кочо В.С. Тепловая работа мартеновских печей

1 ОАО —

Рис. 89. Изменение теплопоглощения и к. п. д. 500-г печи в зависимости от ко­ эффициента избытка воздуха в период доводки при расходе турбинного воз­ духа 4000 м*/час

Рис. 90. Изменение теплопоглощения и к. п. д. 250-т печи в зависимости от тепловой нагрузки в периоды плавления (сплошные линии) и довод­ ки (пунктирные линии) при расходе турбинного воздуха:

Рис. 91. Изменение теплопоглощения и к. п. д. 500-т печи в зависимости от тепловой нагрузки при расходе турбин­ ного воздуха 4000 м3/час:

132

ГЛАВА VII

РАБОТА МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ ПРИ ОТОПЛЕНИИ ВЫСОКОКАЛОРИЙНЫМ ГАЗОМ

1.ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫСОКОКАЛОРИЙНЫХ ГАЗОВ

Высококалорийные газы, в частности природный и коксовый, имеют значение для металлургов как топливо мартеновских пе­ чей, .при сжигании которого развивается высокая температура.

Простота добычи и транспортировки природного газа обес­ печивают его сравнительно низкую себестоимость, а отсутствие в нем сернистых соединений позволяет избежать расходов на сероочистку. К тому же при подводе природного газа обеспечи­ вается дешевым топливом и населенный пункт, в котором рас­ положено предприятие.

Коксовый газ является в настоящее время основным топли­ вом для мартеновских печей на заводах, имеющих коксовые батареи, .причем чаще всего применяется в смеси с доменным газом, что существенно снижает эффективность его использо­ вания.

Как видно из табл. 6 [59], калориметрическая температура горения коксового и природного газов, рассчитанная для слу­ чая сжигания топлива в холодном воздухе с а = 1, значительно ниже температуры горения общепризнанного высококачествен­ ного топлива для мартеновских печей— мазута. Однако в ре­ альных условиях, благодаря подогреву газа и воздуха и сжига­ нию газа с коэффициентом избытка воздуха меньшим, чем при сжигании мазута, температура горения коксового и природного газов выше температуры горения мазута.

В настоящее время у нас и за рубежом коксовый или при­ родный газ применяется для отопления мартеновских печей главным образом в холодном состоянии, .причем подается в го­ ловки печей под давлением. Необходимая жесткость и настиль­ ность факела достигаются за счет получения высоких скоростей истечения газа из горелок [60—62]. При этом упрощается кон­ струкция печей, так как отпадает необходимость в газовых ре­ генераторах.

134

** Приводятся цифры дли метана, нс1ТОРОГО В П1сродном гаi3e содержится iболее 90%

Из опыта известно, что при переводе мартеновских печей на отопление природные газом вместо низкокалорийного топлива или мазута удельный расход тепла на выплавку стали оказы­ вается .примерло таким же, как при работе на смешанном коксо­ доменном газе.

Установлено также, что при работе на одном холодном кок­ совом или природном газе факел получается малосветящимся и не обеспечивает необходимой теплопередачи в печи, поэтому совместно с газом необходимо подавать в печь и мазут. Коли­ чество тепла, вносимого мазутом, должно при этом составлять около 30% общего количества тепла, вносимого топливом. При­ менение жидкого карбюратора влечет за собой необходимость сооружения и эксплуатации компрессорной станции, мазутного хозяйства (мазутохранилища, мазутные насосы, бойлеры и т. л.), трубопроводов для мазута, .пара или сжатого воздуха. Усложняется также конструкция горелочных устройств.

Таким образом, отопление мартеновских печей высококало­ рийным холодным газом при существующих способах его ис­ пользования вряд ли можно признать в полной мере эффектив­ ным. Очевидно, при использовании высококалорийного газа не­ обходимо обеспечить самокарбю,рацию факела.

2.СТЕПЕНЬ ЧЕРНОТЫ ФАКЕЛА

Как известно, 90—95% тепла, получаемого металлом и шла­ ком, передается за счет излучения факела и кладки рабочего пространства. Передача большей части тепла происходит от факела и, таким образом, зависит от величины теоретической температуры горения и степени черноты продуктов горения.

Степень черноты факела, зависящая от излучения трех­ атомных газов (С 02 и Н20 ) и мельчайших частичек сажи в про-

135

через определенное время при температуре около 900° С; при нагреве до 950° С он сильно окрашивался в темно-коричневый цвет, а при 1000° С -наблюдались только облака сажи.

Сокращение длительности нагрева при 1000° С снова вызы­ вало образование смол и масел, а количество свободного угле­ рода значительно уменьшалось.

Из этих опытов следует, что при соблюдении определенной температуры и длительности нагрева метан не распадается на углерод и водород, а переходит в высшие углеводороды. Подоб­

пространство печи, разлагаются в пламени на углерод и водо­ род, и при этом достигается светимость факела.

Зависимость между содержанием высших углеводородов в факеле и его светимостью была исследована в лабораторных условиях Boetteher [66]. Газ, содержавший 51% метана, нагре­ вался в трубчатой электрической печи. В области температур от 800 до 1250° С производилось весовое измерение количества образующихся при разложении метана углерода, смолы и лег­ ких ма-сел. При вторичном опыте исследуемый газ, нагретый до той же температуры и в аналогичных условиях, сжигали и фо­ тометрически измеряли светимость факела. При этом было установлено, что изменение светимости -полностью совпадало с образованием смол и масел.

В опытах Boetteher (рис. 95), так же как и в опытах В. Фи­ шера, наблюдалось, что процесс образования высших углеводо­ родов идет хорошо только в ограниченной области температур и характеризуется -наличием максимума, который образуется при тем более высокой температуре, чем ниже содержание ме­ тана в исходном газе.

Как показали исследования А. Шмыкова [63], при разложе­ нии чистого метана -максимум образования жидких погонов от­ вечает температуре нагрева газа 1000° С (рис. 96), тогда как при 51% метана в газе (рис. 95) максимум образования жид­ ких погонов соответствует температуре -почти 1100°.

Наряду с главными факторами— содержанием метана в га­ зе и условиями его разложения — на степень черноты факела в/ияет и коэффициент избытка воздуха при сжигании топлива: чем больше коэффициент избытка воздуха, тем ниже степень черноты факела.

137

3.ГОЛОВКИ МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ ДЛЯ СЖИГАНИЯ

ПРИРОДНОГО ГАЗА

F. Herning [66] применил для отопления 60-г мартеновской пени смесь генераторного и остаточного газа ', содержавшую 29—38% метана. Температура верха газовых насадок составля­ ла в течение опыта около 1020° С, а газ подогревался до 920— 980° С. Светимость факела оказалась при этом значительно большей, чем при отоплении генераторным газом. Опыты пре­ кратили, так как скорость выхода высококалорийной смеси га­ зов из газового пролета была слишком мала и факел получался недостаточно жестким и настильным.

Разрез поВ-В

Таким образом, в случае .применения высококалорийного газа требуются специальные конструкции горелочных устройств, которые обеспечивали бы необходимую жесткость и настиль­ ность факела.

Ниже приводится краткий обзор наиболее оригинальных конструкций головок мартеновских печей, применяемых в США.

В головках одного из типов [67, 68] нагретый в регенерато­ рах воздух подается по одному вертикальному каналу в кессон, подобный газовому кессону головок Вентури. Природный газ подводится перпендикулярно воздушному потоку через обе бо­ ковые стенки кессона с помощью труб, вмонтированных в клад­ ку (рис. 97), и разбивается о кирпичный столбик, установлен­ ный на уступе лещади кессона. Уступ и столбик должны на­ правлять газ к центру воздушной струи и тем улучшать про-

1 Остаточный газ, получаемый из коксового в результате отделения во­ дорода для синтеза аммиака, содержит примерно 50% метана.