Температура и влажность дутья
Оптимальную температуру и влажность дутья устанавливают, как и объем дутья, практическим путем в соответствии с видом выплавляемого чугуна, качеством шихтовых материалов, количеством вдуваемого восстановительного газа. или жидкого топлива и мощностью воздухонагревателей. Вообще говоря, оптимальные значения температуры дутья, тем выше, а влажность дутья тем ниже, чем горячее выплавляется чугун, чем лучше подготовлены шихтовые материалы (чем выше их газопроницаемость) и чем больше вдувается в печь природного газа.
За последние годы температура горячего дутья заметно выросла и наметилась тенденция к значительному сокращению влажности дутья. Нагретое дутье вносит в печь до 20% тепла, и поэтому резкое изменение температуры его нарушает тепловой баланс печи. Поддержание постоянной температуры дутья так же важно, как и постоянство его количества. Межзаводская школа по применению высоконагретого дутья рекомендует (при необходимости) регулировать тепловое состояние печи снизу путем изменения влажности дутья при постоянной его температуре; температуру дутья следует снижать лишь в случаях, когда по влажности достигнут установленный для данной печи и условий оптимальный предел. К снижению температуры дутья приходится прибегать на печах, на которых в связи с применением природного газа вдувание пара прекращено.
Состав и количество газов
Горение углерода топлива в горне доменной печи происходит в конечном итоге до окиси углерода. Реакция горения в струе воздуха, состоящего из 21% (по объему) кислорода и 79% азота, может быть представлена в виде уравнения
|
|
|
2С + 02 + 3,76N2 = 2СО + 3,76N2
Отсюда следует, что в горновом газе содержится (2/5,76)*100 = 34,7% (округленно 35%) окиси углерода и (3,76/5,76)100 = 65,3% (округленно 65%) азота. Так как в дутье всегда содержится влага (естественная или вдуваемая), разлагающаяся при высоких температурах горна на водород и кислород, то в горновом газе имеется, кроме СО и N2, некоторое, сравнительно небольшое количество водорода. Более значительное его содержание получается при вдувании газообразных или жидких восстановителей.
По мере того как газ из горна поднимается в заплечики, распар и нижнюю часть шахты, его состав изменяется, а количество увеличивается в результате образования окиси углерода при прямом восстановлении железа, кремния, марганца, фосфора и при ошлаковании серы. Эти процессы протекают до тех пор, пока температура не снизится до 900—1000° С, после чего в газе, поднимающемся кверху, начинает появляться углекислота— продукт разложения флюсов, сидеритов и других карбонатных составляющих шихты. Еще выше, в области температур 900° С и ниже восстанавливается косвенным путем железо из FeO, отнимается кислород из высших окислов железа и марганца, в результате чего часть окиси углерода переходит в углекислоту. При этом количество газа не меняется. Затем к газу присоединяются углекислота как результат разложения гидратной воды, летучие вещества кокса (мало изменяющие состав газа из-за незначительного их количества) и, наконец, водяные пары шихты, не определяемые обычно анализом и учитываемые отдельно в граммах на 1 м3 газа. Колошниковый газ, кроме того, содержит небольшое количество (0,2—0,4%) метана СН4, выделяющегося с летучими веществами кокса и образующегося в результате взаимодействия углерода с водородом.
|
|
|
Содержание углекислоты в шахтном газе по радиусу увеличивается не одинаково. Наименьшее количество ее содержится в газах, проходящих у стен и в центре печи, и наибольшее — в промежуточной области. Такой характер изменения содержания углекислоты сохраняется по всей высоте шахты до уровня засыпи.
В связи с этим возникает вопрос: из каких точек по радиусу брать пробы газа, чтобы иметь правильное представление о распределении газовых потоков? Для экономичного хода доменной печи периферийный и осевой потоки газов должны иметь ограниченное развитие и проходить по сравнительно небольшим площадям сечения печи. Чтобы судить, насколько широко кольцо периферийного и велик диаметр круга осевого потоков, какую площадь по отношению ко всему сечению колошника они составляют и сколько газов, энергия которых использована неполностью, уходит через периферийную и центральную части, пробы следует брать из точек, лежащих по границам равновеликих кольцевых площадей сечения колошника. В. К. Грузинов рекомендует следующие точки забора газа по радиусу с расстоянием от центра, равным: l1 = 0; l2 = 0,268 R; l3 = 0,370 R; l4 = 0,534 R; l5 = 0,654 R; l6 = 0,755 R; l7 = 0,845 R; l8 = 0,926 R и l9 = R, л где R — радиус колошника. При этом получается шесть колец и в центре круг радиусом 0,37 R, равновеликих по площади; центральный круг кроме того, делится на две равновеликие площади — кольцо и малый круг радиусом 0,268 /?. В каждом отдельном случае вопрос о количестве точек забора следует решать на месте, но их расположение необходимо выбирать по принципу равновеликих площадей сечения колошника. Изменение среднего состава газа и его количества по высоте для случая выплавки мартеновского чугуна с расходом кокса 1,0 в условиях Юга, рассчитанное М. А. Павловым, показано в табл. 2.
|
|
|
Таблица 2
|
|
|
Количество и состав доменного газа по высоте печи
| Показатели | В результате горения углерода в фурмах | После восстановления твердым углеродом | После восстановления окисью углерода | После разложения карбонатов | После разложения гидратной воды | После присоединения летучих веществ (окончательный состав и количество) |
| Общее количество газа, м3/т кокса | 3504 | 3716 | 3716 | 3796 | 3849 | 3905 |
| Состав газа, %: | ||||||
| CO2 | - | - | 10.8 | 11.8 | 12.1 | 12.3 |
| CO | 35.0 | 38.6 | 28.3 | 28.1 | 27.7 | 27.2 |
| CH4 | - | - | - | - | 0.3 | 0.3 |
| H2 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 1.5 | 1.5 |
| N2 | 64.2 | 60.6 | 60.6 | 59.3 | 58.4 | 57.7 |
На окончательный состав колошникового газа оказывает влияние расход горючего и флюса, степень прямого восстановления и окисленности руды, содержание Si, Mn и Р в чугуне, развитие реакций распада окиси углерода и разложения гидратной воды. Чем выше расход горючего, степень прямого восстановления, содержание трудновосстановимых элементов в чугуне, тем больше будет в газе окиси углерода и меньше углекислоты. Наоборот, более высокая окисленность руд, большее развитие распада окиси углерода и разложения воды, больший расход флюса приводят к увеличению в газе углекислоты и к уменьшению окиси углерода.
Как результат рассмотрении проверенных расчетом анализов колошникового газа для различных случаев плавки М. А. Павлов дает пределы содержания отдельных составляющих газа при работе на коксе (табл. 3).
Таблица 3
Пределы содержания отдельных составляющих газа при работе на коксе
| Составляющие | Содержание, % | ||
| наименьшее | обычное | наибольшее | |
| CO2 | 4,5 | 8—12 | 16 |
| CO | Переменное, зависимое от СО2 и суммы СО2+СО | ||
| СО2+СО | 38 | 39—40 | 41 |
| CH4 | 0,1 | 0,2-0,4 | 0,8 |
| H2 | 1,2 | 2,5—3,0 | 4,0 |
| N2 | 55 | 57—58 | 59 |
Таблица 4
Состав колошникового газа на Череповецком металлургическом заводе
| Составляющие | Чугун | |
| передельный | литейный | |
| CO2 | 16,4 | 14,3 |
| CO | 25,3 | 25,7 |
| CO2+CO | 41,7 | 40,0 |
| CH4 | 0,2 | 0,2 |
| H2 | 1,0 | 1,2 |
| N2 | 57,2 | 58,5 |
А. Д. Готлиб расширяет предел суммы СO2 + СО до 42%. В настоящее время при значительно меньшем расходе кокса обычное содержание СО2 заметно повысилось, но сумма СO2 + СО осталась в указанных выше пределах как при большом, так и при малом расходах кокса. В табл. 4 как пример приведен анализ колошникового газа печей Череповецкого металлургического завода.
Количество газов, приходящееся на 1 т кокса, как видно из табл. 2. равно 3905 м3. Оно колеблется для различных случаев плавки от 3700 до 4000 м3.
Между содержанием СО* и СО в колошниковом газе а тепловым состоянием горна существует определенная связь, подтвержденная анализом данных работы и наблюдениями, проведенными на доменных печах заводов им. Петровского, им. Дзержинского, «Азовсталь» и Криворожского. На основании этой закономерности разработана специальная инструкция для регулирования теплового состояния печи.
Давление и температура газов
Горновые газы находятся в печи под определенным давлением, называемым часто противодавлением и составляющим 85— 95% от давления дутья. Его величина тем больше, чем выше столб материалов и мельче шихта, чем менее пористый и более слабый кокс применяется, чем выше температура дутья и вязкость шлака. При подъеме газов кверху давление их падает, происходит потеря напора, равная в современных доменных печах от 0,9 до 1,3 ата. Падение давления по высоте печи, ход которой нормальный, происходит почти равномерно; в случае же тугого хода и тем более зависания давление падает в соответствующих участках печи значительно быстрее. Опыт показывает, что тугой ход и задержки схода шихты фиксируются на диаграммах перепадов давлений намного раньше, чем на диаграммах давления, расхода дутья и уровня засыпи; поэтому раньше можно заметить ухудшение работы печи и принять своевременно меры.
Температура газов по радиусу в распаре и в шахте на различных горизонтах не остается постоянной. Максимальные ее значения обычно находятся в периферийной и осевой зонах, т. е. там, где проходят газы с минимальным содержанием углекислоты; минимальные — в промежуточной зоне с максимальным содержанием СО2.На этой связи температуры и содержания СО2 в газе основано регулирование газового потока по температурам на периферии верхней части печи, что, как показывают новейшие исследования , не всегда дает ожидаемые результаты. Дело в том, что воронкообразная поверхность засыпи на колошнике искажает связь между температурой и СО2 под уровнем засыпи и не всякому повышению температуры отвечает снижение содержания СО2, и наоборот. Поэтому показания термопар на периферии под уровнем засыпи нужно сопоставлять с содержанием СО2 по радиусу колошника или руководствоваться при регулировании газового потока показаниями термопар, расположенных ниже уровня засыпи на 7—9 м, где связь между температурой и содержанием СО2 выражена четко. Примерное изменение температуры газов по высоте печи при выплавке передельных и литейных чугунов показано в табл. 5.
Таблица 5
Изменение температуры газов по высоте печи
| Горизонт печи | Температура, ºС | |
| максимальная | минимальная | |
| Распар | 1350 – 1300 | 900 – 950 |
| Середина шахты | 1000 – 900 | 525 – 700 |
| Верх шахты | 700 – 450 | 125 – 300 |
| Колошник | 350 – 300 | 80 – 100 |
Температура колошника тем выше, чем выше расход горючего и температура загружаемых материалов (горячий агломерат), чем ниже уровень засыпи. Сильновыраженный канальный ход приводит также к повышению температуры колошника. Выплавка ферросплавов, как правило, сопровождается высокой температурой колошника (500—600°С), вследствие чего требуются специальные меры для ее снижения (поливка).
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 973; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!