Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Процессы, протекающие в горне доменной печи
В горне доменной печи встречаются и взаимодействуют два потока: через фурмы в верхнюю часть горна поступает содержащее кислород дутье, а сверху в горн опускаются твердые, нагретые до высокой температуры куски кокса и жидкие чугун и шлак. Вблизи фурм происходит взаимодействие дутья, и газов с углеродом кокса и составляющими чугуна, т. е. совершаются процессы окисления (горения) углерода и составных частей чугуна. Эти процессы протекают в очагах горения, представляющих собой ограниченные пространства и называемых окислительными зонами. В горне совершаются и другие процессы–восстановления элементов, шлакообразования, науглероживания и десульфурации чугуна. Следствием этих процессов является формирование окончательного состава чугуна и шлака.
Горение углерода на фурмах Важнейшим процессом в горне является горение углерода кокса у фурм, так как при этом выделяется необходимое для процесса тепло, образуются восстановительные газы и освобождается объем, который заполняется вышележащими материалами, способствуя движению шихты в печи сверху вниз. Сжигание углерода кокса в области фурм обеспечивает: - выделение тепла, необходимого для нагревания шихты и газов; - расплавление чугуна и шлака; - образование восстановительного газа; - образование свободного объёма в результате газификации углерода кокса, что обеспечивает движение шихты сверху вниз. Нагретое до 1000– 1200°С дутье поступает через равномерно расположенные по окружности горна фурмы с выходными отверстиями диаметром 160– 220 мм. Избыточное давление дутья при работе печи на повышенном давлении газов составляет 2,5–3,5 ат., количество дуться на одну фурму 170–220 м3/мин, скорость дутья на выходе из фурмы 140-240 м/сек. При таких параметрах струя дутья обладает огромной кинетической энергией, вызывая циркуляцию кусков кокса перед фурмами (рисунок 31). В процессе вихревого движения раскаленных кусков кокса в струе дутья происходит химическое взаимодействие кислорода дутья и углерода кокса (горение углерода) с выделением тепла и образованием восстановительных газов. Вначале кислород дутья с углеродом кокса образует диоксид углерода, который по мере удаления от фурм в условиях высокой температуры и избытка углерода взаимодействует с последним и превращается в оксид углерода. Горение углерода при воздушном осушенном дутье может быть представлено схемой
CK + O2 + 3,76 N2 → CO2 + 3,76N2 + 96000 ккал (88) + СО 2 + С → 2СО – 39300 ккал (89) 2С + О2 + 3,76 N2 → 2СО + 3,76N2 +56 700 ккал, (90)
Рисунок 31 - Схема циркуляции кокса у фурмы доменной печи
где 3,76 – количество объемных единиц азота дутья, приходящихся на одну объемную единицу кислорода дутья, так как в дутье содержится 79% N2 и 21% О2. Таким образом, конечным результатом горения углерода в горне является СО. Азот дутья в реакциях горения участия не принимает и полностью переходит в горновой газ, сильно уменьшая концентрацию окиси углерода в нем. Источником СО являются не только реакции горения углерода кокса, но и протекающие в горне ПВ оксидов железа, марганца, кремния, фосфора и др. Кроме того, в дутье всегда содержится естественная влага, взаимодействующая в горне при высоких температурах с углеродом кокса, образуя оксид углерода и водород
Н2О + С → Н2 + СО - 29 730 ккал. (91)
При вдувании в горн природного газа содержание водорода в продуктах горения достигает 8 – 15%, а содержание СО и азота уменьшается. При обогащении дутья кислородом количество продуктов горения на единицу вдуваемого кислорода уменьшается вследствие уменьшения относительного количества азота, вносимого в печь обогащенным дутьем. Таким образом, продукты горения в горне доменной печи за пределами очагов горения состоят из окиси углерода, водорода и азота независимо от степени увлажнения дутья, количества вдуваемого природного газа и содержания кислорода в дутьё. Изменяется лишь количественный состав горнового газа и его объем на единицу вдуваемого кислорода. Изменение состава газов перед фурмами доменной печи при воздушном дутье показано на рисунке 32. По мере удаления от устья фурмы содержание кислорода в газовой фазе непрерывно уменьшается и на расстоянии 800 – 1250 мм полностью исчезает, расходуясь в реакции горения углерода (88). У самого устья фурмы в газовой фазе появляется диоксид углерода. Содержание его увеличивается, достигая максимума на расстоянии 500 – 800 мм от фурмы, а затем быстро уменьшается и на расстоянии 1200 – 1800 мм полностью исчезает вследствие протекания реакции (89). Оксид углерода в газовой фазе появляется на некотором (150 – 300 мм) расстоянии от фурмы и содержание его быстро возрастает по мере расходования кислорода и двуокиси углерода.
Рисунок 32 - Изменение состава и температуры газа в зоне горения у фурм доменной печи при воздушном дутье
За пределами окислительной зоны по направлению к оси горна содержание СО в газовой фазе продолжает возрастать в результате прибавления к газу СО, образующейся в реакциях прямого восстановления элементов. В соответствии с изменением состава газовой фазы в очагах горения изменяется и температура (рисунок 32). Максимальная температура в зоне горения (самая высокая температура в доменной печи) соответствует максимальному содержанию двуокиси углерода, т.е. наиболее полному протеканию экзотермической реакции (88). Точки максимумов на кривых СО2 и температуры в очаге горения совпадают. Это так называемый фокус горения с температурой 1800 – 2200° С, а иногда и выше. По мере удаления от фокуса горения вглубь горна температура понижается, вследствие протекания эндотермической реакции взаимодействия двуокиси углерода с углеродом кокса (89), а за пределами окислительной зоны – вследствие прямого восстановления элементов, идущего с поглощением тепла. На основании анализа диаграммы (рисунок 33) можно дать определение окислительной зоны. Это сфероподобное пространство перед фурмой в горне, характеризующееся наличием в газовой фазе двуокиси углерода. В объеме окислительной зоны выделяют меньшую, по размерам кислородную зону, в которой имеется свободный кислород. Схема окислительной зоны перед фурмой доменной печи показана на рисунке 33.
1 – кислородная зона; 2 – углекислотная зона Рисунок 33 - Схема окислительной зоны перед фурмой доменной печи
Окислительные зоны характеризуются окислительной атмосферой и этим они отличаются от других зон печи, имеющих восстановительную атмосферу. Размеры и форма зоны горения (фурменного очага) определяются размерами окислительной зоны – ее глубины, высоты и ширины. От размеров зоны горения существенно зависит работа доменной печи. При ее уменьшении нарушается равномерность распределения газов и скоростей движения материалов по сечению печи. Сокращение глубины зоны горения, как правило, приводит к загромождению осевой зоны горна. С другой стороны, чрезмерное увеличение зоны горения также нежелательно, поскольку вызывает интенсивное окисление составных частей чугуна. Размеры зоны горения не являются постоянными даже для одной и той же доменной печи и могут колебаться в широких пределах. При нормальном протекании доменного процесса в зависимости от условий работы печи кислородная зона может распространяться на глубину 800 — 1250 мм, а окислительная зона (по исчезновению СО2) — на глубину 1250 — 1800 мм. Основными факторами, определяющими размеры на форму зон горения, являются: 1) качество и свойства кокса; 2) количество дутья; 3) скорость истечения дутья из фурм; 4) нагрев дутья; 5) давление дутья; 6) влажность дутья; 7) количество вдуваемых водородсодержащих добавок; 8) содержание кислорода в дутье.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 1344; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.172.121.218 (0.007 с.) |