Горение топлива у фурм доменной печи.

Главные функции горна.

1. От горения кокса на горизонте фурм зависит скорость опускания материалов, загружаемых на колошнике доменной печи.

2. Далее при горении топлива образуется восстановительный газ, обработывающий загруженные в печь материалы.

3. В горне выделяется све или почти все тепло, необходимое для нормального протекания доменного процесса. Здесь же находится область наиболее высокой температуры, создающей условия для протекания эндотермических реакций.

4. Горн выполняет функции металлоприемника.

Образовавшийся в результате горения топлива монооксид углерода играет роль восстановителя окислов железа в верхних горизонтах доменной печи. Продукты горения, нагретые до высоких температур, поднимаются между кусками материалов, отдавая тепло шихте. Процесс горения топлива преимущественно протекает на границе твердой и газообразной фаз и имеет гетерогенный характер. Кислород дутья, адсорбируясь на поверхности кокса образует сложные комплексы , которые потом расрпадаются до . В условиях фурменного очага, в которой с высокой скоростью постоянно поступает оксилитель, нагретый до 1100 – 1250 С, а в самом фурменном очаге температура газа не менее 1600 – 1800С, скорость горения лимитируется поступлением окислителя к поверхности реакции и скоростью поступления углерода кокса в струю газа окислителя. Так же, кроме основного топлива (кокса) в фурменных зонах горит «дополнительное топливо», вдуваемое через воздушные фурмы газообразное, жидко и измельченое твердое – пылеугольное топливо ПУТ(в различных сочетаниях, иногда все вместе). В этих условиях выходит газ состоящий только из .

Процесс горения топлива в фурменном очаге протекает в 3 стадии:

1. В присутствии избытка кислорода вблизи фурмы, идет полное окисление углерода

.

Углеводороды дополнительных топлив в фурменной зоне по мере смешивания со струей горячего дутся и нагрева до температуры воспламенения так же окисляются до

По этой же схеме окисляется , который может находится во вдуваемом топливе

2. В результате уменьшения концентрации и количества кислорода в фурменной зоне происходит неполное окисление углерода кокса и углеводородов

3. При дефиците кислорода и затем при его полном исчезновение углерод кокса в фурменной зоне восстанавливает диоксид углерода и пары воды до

 

 

Границы фурменной зоны определяются содержанием окислительных компонентов газа в ней . Пространство фурменной зоны ограниченно поверхностью, на которой содержание равно 2% -- эта зона называется окислительной зоной. Внутри окислительной зоны располагается пространство ограниченное поверхностью на которой содержание кислорода равно 1% и называемое кислородной зоной.

Размеры фурменной зоны зависят от: расход, температура и влажность дутья, содержание кислорода в дутье, расход и вид вдуваемого топлива, давление газа в печи, число и диаметр воздушных фурм.

Газ который образуется из кокса в результате сжигания у фурм печи: - ВСЕГДА. Все доменные печи работают в циркуляционном режиме, т.е. куски кокса вращаются в ДП, что приводит к увеличению производительности труда.

Окислительная зона.

Горение куска кокса начинается при взаимодействии с кислородом при условии, что температура в месте взаимодействия достаточна для течения реакции. Молекулы СО₂ реагируют с молекулами С, образуя СО; снаружи благодаря диффузии, в пограничный слой проникают новые молекулы кислорода, которые окисляют СО и взаимодействуют с углеродом поверхности. Так как в слое газа либо присутствуюе молекулы кислорода, которые окисляют окись углерода, либо они дуда диффундируют, в результате образуется СО₂. Если свободных молекул О₂ мало, то кроме СО₂ образуется СО. Зону, где существует свободный кислород называют окислительной.

На размеры окислительной зоны влияют:

· Объем дутья: чем больше Vд тем больше размеры окислительной зоны. В среднем объем дутья – 2 объема печи

· Скорость дутья: чем больше скорость тем больше размер. Увеличивается кинетическая энергия, больше струя дутья отбрасывает куски кокса дальше.

· Давление дутья – чем больше, тем больше размер

· Температура дутья – чем больше, тем меньше размер. При увеличении Тд увеличивается Т в горне, следовательно увеличивается скорость всех процессов, следовательно увеличивется скорость горения.

· Содержание кислорода: чем больше, тем меньше размер. С увеличением увеличивается Тдутья, следовательно уменьшается окислительная зона.

· ПГ: чем больше, тем больше размер. Так как приводит к уменьшению Т в горне (так же как и мазут и ПУТ)

· Влажность дутья: чем больше, тем меньше размер. Из-за уменьшения Т в горне

· Крупность и пористость кусков кокса: увеличивается размер фурменной зоны с увеличением размера кусков и уменьшением пористости.

54. Температура в горне (рис 125 стр. 246)

 

Теоретическая температура в горне вычисляется поформуле

= 1700-2500°C.

За пределами окислительной зоны температура газа постепенно падает в направлении к центру горна. Интенсивность снижения температуры зависит от развития реакции прямого восстановления в зоне восстановления и от количества газов, проникающих из окислительной зоны в центр горна. Чем больше газа проходит к центру печи, тем меньше изменяется температура по радиусу горна и тем выше температура в центре. При недостаточном или слабом движении газового потока падение температуры резкое.

При повышении температуры больше 2500 увеличивается давление в печи, шихта не может идти вниз, начинают испаряться элементы и забиваются поры. Таким образом достигнут предел по температуре.