» » Влияние разных факторов на распространение зон вверх и в стороны от фурм
09.06.2015

До сих пор рассматривалось влияние факторов на состав газов в окислительной зоне и вне ее по радиусу горна в направлении оси фурм. Распространение окислительной зоны по вертикали и в стороны от оси фурмы изучалось меньше.
Обнаружено, что характер изменений в этих направлениях тот же: кислород убывает, углекислота вначале растет, достигает максимума и падает, окись углерода нарастает с падением углекислоты. Однако распространение зоны вверх и в стороны несколько отличается от распространения в осевом направлении.
Кусковатость, пористость, реакционная способность горючего и нагрев дутья влияют на ширину и высоту зоны так же, как и на ее глубину. Что касается скорости истечения дутья при неизменном его количестве, то влияние этого фактора на распространение зоны в разные стороны совсем иное: если при увеличении скорости окислительная зона удлиняется, то по ширине и высоте она сокращается.
Таким образом, при неизменном количестве дутья уменьшение сечения фурм приводит как бы к вытягиванию зоны в направлении к центру горна, сокращая ее размеры по высоте и ширине; уменьшение же скорости при увеличении сечения фурм ведет к сокращению глубины зоны, вытягиванию ее вверх и к некоторому расширению в стороны. При большем количестве дутья зона увеличивается не только в глубь горна, но и в ширину, причем высота ее изменяется незначительно. При неизменном же сечении фурм увеличение количества дутья совмещается с увеличением скорости, что ведет к значительному удлинению зоны, несколько меньшему увеличению ширины и уменьшению высоты зоны. Обратное действие получается при уменьшении количества дутья.
По немногочисленным исследованиям высота и ширина окислительной зоны в зависимости от указанных факторов может простираться на различные расстояния. Так, исследование печи № 2 ДЗМО, выплавлявшей ферросилиций (З.И. Некрасов), показало распространение зоны в стороны всего на 250—270 мм от оси фурм. Наоборот, по данным Фан-Флотена, даже на расстоянии 440 мм в сторону от оси фурмы, в газах содержалось еще 4% СО2, а на печи фирмы Маннесман на расстоянии 250 мм от оси фурмы содержалось 12% СО2 (близ этого места еще был фокус горения).
Такое же непостоянство распространения зоны характерно и по высоте: по Фан-Флотену оно составляло 60 мм по вертикали вверх от оси фурмы, по И.А. Соколову (древесноугольная печь Алапаевского завода) — 800 мм, по исследованиям же на печи фирмы Беккер на расстоянии 1050 мм выше оси фурмы в газе еще содержалось 7% СО2.
И. Ф. Коваль обнаружил на небольшой модели, что зона в вертикальном направлении распространяется меньше, чем в глубь горна. Распространение окислительной зоны вниз от оси фурмы незначительно (см. рис. 163).
Часто дутьевой режим на фурмах определяется по давлению в кольцевой трубе или газов в горне. Давление дутья в воздухопроводе составляется из давления газов в горне, увеличенного с учетом потерь на трение, повороты в воздухоподводящих устройствах и на создание необходимой скорости истечения воздуха из фурм. Таким образом, при одном и том же давлении в горне давление у фурм тем больше, чем выше скорости истечения воздуха, т.е. чем больше дутья в единицу времени и чем меньше сечение фурм.
Давление газов в горне зависит от количества газов, их температуры и от газопроницаемости столба шихтовых материалов.
Так как одним из важнейших факторов, влияющих на давление газов и дутья, является количество дутья, то при прочих равных условиях увеличение давления часто связано с более равномерным распределением газов по сечению, с увеличением глубины зоны. Однако в ширину зона увеличивается при этом только тогда, когда увеличение давления не связано со скоростью дутья.
При снижении давления, являющимся следствием уменьшения количества дутья или его скорости, газы устремляются в большей мере вверх, по периферии, отчего и окислительная зона вытягивается вверх, уменьшается в глубину и в ширину. С другой стороны, при увеличении давления газов в горне, связанном с работой печи при повышенном давлении, но при неизменном весовом количестве дутья, сокращается объем дутья, уменьшается скорость его истечения, а это вызывает уменьшение глубины зоны горения и вытягивание ее вверх. Все эго подтверждено исследованиями горна доменных печей, работающих при повышенном давлении. Эти исследования показали не только сокращение глубины зоны с повышением давления, но и усиление периферийного хода газов. Поэтому И.З. Козлович, Б.H. Старшинов, H.Е. Сидоров рекомендуют при переходе на повышенное давление увеличивать количество дутья и его увлажнение с целью доведения объема зоны и распределения потока до прежних значений.
Таким образом, давление газа в горне может по разному влиять на зону: если увеличение давления является следствием увеличения количества или скорости дутья, то при этом удлиняется зона и уменьшается ее распространение вверх; при повышении давления на колошнике и по всей печи и неизменном весовом количестве дутья зона горения сокращается.
Обратная картина получается при уменьшении давления дутья за счет малого количества и скорости дутья; зона «вытягивается вверх» (М.А. Павлов).