Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Для суждения о процессах, протекающих перед фурмами, недостаточно знание только расстояний от фурм, на которых исчезают кислород и углекислота, или расстояния фокуса горения. Важен также характер изменения содержаний О2, СО2 и CO в газовой фазе, по которому можно оценить опускание материалов в печи. По наклону кривой СО2 определяется интенсивность реагирования СО2 с углеродом, которая тем меньше (пологая линия), чем менее реактивен кокс (рис. 168). О том же говорит и линия кислорода, также более пологая на рис. 168, чем на рис. 169. При медленном снижении содержания СО2 или О2 окисление углерода задерживается и, следовательно, мало повышаются или снижаются температуры в зоне. При этом углерод в окислительной зоне расходуется более равномерно. При быстром убывании СО2 и О2 в газе углерод сгорает в зоне неравномерно, а скорости опускания материалов над зонами различны.
Из рис. 167 видно, что при увеличении содержания кислорода в дутье глубина зоны (до точки исчезновения О2) сокращается незначительно, а наклон линии резко изменяется, что свидетельствует о повышении интенсивности процесса и о возросшей неравномерности расходования углерода в кислородной зоне.
Оценивать равномерность схода материалов только по глубине окислительной зоны, т. е. по месту исчезновения углекислоты в газах, — не всегда правильно. Иногда содержание углекислоты, снизившись до 1—2%, сохраняется в газе на довольно большом расстоянии вдоль оси фурмы. Формально окислительная зона глубока, но фактически в области с 1—2% СО2 углерод расходуется в небольшом количестве. В этом случае глубину зоны, влияющую на ровность опускания материалов, нужно учитывать не формально, а по существу. На это обратили внимание H.Н. Чернов, Я.М. Гольмшток, М.Я. Остроухов и другие.
Говоря о различной форме кривых состава газа по радиусу горна, следует остановиться на кривой содержания окиси углерода. Как видно из диаграмм, в пределах окислительной зоны изменение концентрации CO в газе зависит от наклона кривой CO2: чем энергичнее расходуется углекислота в зоне, тем резче растет содержание CO. Ho и за пределами окислительной зоны по мере удаления в глубь горна содержание CO в газе возрастает. Казалось бы, за пределами окислительной зоны, где газ состоит из CO, N2 и небольших количеств H2, концентрация окиси углерода должна быть постоянной: в случае отсутствия водорода при атмосфгрном дутье по расчету CO = 34,7%. В действительности же содержание CO достигает такой величины лишь на границе окислительной зоны, т.е. там, где заканчивается реакция СО2+С→2СО. В дальнейшем содержание окиси углерода в газе возрастает с разной интенсивностью, причем в отдельных участках горна оно может достигнуть 40%, а иногда повышается до 50—60% и выше (см. рис. 172 и 174).
Чем же объяснить такое повышение содержания CO и, следовательно, понижение N2 в газах горна, вне окислительной зоны?
Газ из окислительной зоны устремляется в глубь горна, где восстанавливаются окислы железа и других элементов твердым углеродом. В срединных участках печи, вне окислительных зон, газ представляет собою смесь из: а) газа окислительных зон, содержащего около 34,7% CO и 65,3 N2; б) газа CO — продукта восстановительных процессов. Чем больше в смеси газа из окислительной зоны и меньше продуктов восстановления, тем меньше в смеси CO и общее содержание ее ближе к 34,7%. Чем меньше газа поступает к оси из окислительных зон, тем ниже в смеси содержание N2 и больше CO. Можно представить себе, что в крайнем случае газ не поступает к центру из зон, тогда содержание CO близ центра горна составит 100%, несмотря на ничтожное количество образующейся здесь CO. Концентрация окиси углерода в центре горна и соответственно характер подъема кривой CO за пределами зоны свидетельствуют об интенсивности поступления газа из окислительных зон в центральную часть горна: чем больше дутья поступает в печь, тем выше давление газа, тем в большем количестве он поступает в срединные части горна. Проникновение его к центру также зависит от газопроницаемости центра, в частности, от того, насколько крупны куски кокса, насколько плотно они прилегают один к другому и не спаяны ли они между собою густым, липким, малоподвижным шлаком.
Таким образом, при достаточно интенсивном дутье и при газопроницаемой средней части горна содержание CO в центре горна мало отличается от 34,7%, достигая иногда 40—45%. При снижении кинетической энергии дутья меньшее количество газа проникает в серединную часть горна, а концентрация CO в газе у оси повышается.
Из рис. 168 видно также, что кривые О2, СО2 и CO не только меняют наклон, но иногда имеют неплавный, извилистый характер. Такие случаи возможны при неровном ходе — зависаниях и осадках. На рис. 170—174 приведены подобные примеры. Рис. 170—171 относятся к крайне расстроенному ходу, на рис. 172 содержание CO в газе еще далеко от центра достигло 92% вследствие поступления в горн неподготовленных материалов, загромоздивших и охладивших его. На рис. 171 видны три максимума на кривой СО2, причем один из них оказывается за пределами кислородной зоны, что объясняется, по-видимому, поступлением в эти места неразложившегося известняка. На рис. 174 замедленное падение кривой СО2 и возрастание CO до 55% объясняется ухудшением качества кокса.
Все это свидетельствует о большой связи между распределением газов в горне, шахте и на колошнике: если интенсивно работает только периферия горна и плохо обрабатывается газами его серединная часть, то соответственно таково же и распределение газов по сечениям шахты и колошника. При проницаемом центре горна газ более равномерно распределен и в верхних участках печи.
- Влияние физических и физико-химических свойств кокса на зоны горения
- Влияние нагрева дутья и кокса, содержания кислорода и водяных паров в дутье на зоны горения
- Влияние количества и скорости дутья на глубину зон и расстояние фокуса горения от фурм
- Результаты исследований состава газа перед фурмами
- Механизм горения углерода и состав газа перед фурмами