FiCVUt rfrf

При форме пластичной зоны, близкой к горизонтальной (рис. 37, в), ее газопроницаемость низка, и ход печи обычно характеризуется частыми подвисаниями шихты. Высо­кая газопроницаемость обеспечивается при Л- и W-образной форме пластичной зоны, поскольку в ней много коксовых окон. Вместе с тем, сильный периферийный поток газов (рис. 37, а и рис. 44, а) вызывает перегрев и быстрый износ футеровки; при этом возрастает также расход кокса.

Обычно приемлемым считают режим с умеренно или слабо развитым периферийным потоком газов и более развитым осе­вым потоком (случай в и среднее между б и в на рис. 44 и случаи б и г на рис. 37). Перемещение зоны пластичности вверх уменьшает объем печи, в котором идут процессы кос­венного восстановления оксидов железа, что, как правило, вызывает увеличение расхода кокса.

Крайне неблагоприятным случаем распределения газового потока является канальный ход газов (движение газов по отдельным каналам в слое шихты), при котором мелкие куски шихты в каналах переходят во взвешенное состояние, что нарушает ровный сход шихты в печи.

Распределение газового потока по сечению печи регули­руют, главным образом, увеличивая или уменьшая рудную или коксовую нагрузку (долю кокса или агломерата) в тех или иных зонах поперечного сечения печи (см. § 1 настоящей главы).

Изменение температуры газа. Максимальная температура в доменной печи развивается у фурм в фокусе горения, распо­ложенном на расстоянии 500—800 мм от устья фурм, и сос­тавляет 1900—2000 °С; на границе окислительных зон она уменьшается до ~ 1600 °С, а в центре горна до 1400— 1500 °С и далее снижается по мере движения газов вверх. Это снижение происходит неравномерно по сечению и высоте печи и описано в § 2 настоящей главы; поскольку в каждом поперечном сечении печи температура выше в тех зонах, где выше скорость движения газов, дополнительные данные о распределении температур можно найти в предыдущем разделе "Распределение газов" и на рис. 35.

Особый интерес для доменного процесса представляют данные об изменении температуры газов по высоте печи, поскольку они характеризуют интенсивность теплообмена между газами и шихтой. На рис. 45 представлены результаты

Рис. 45. Изменение температуры газов /.

по высоте печи:

1 — на периферии печи; 2, 3 — в про­межуточной зоне; 4 — в центре

замеров температуры газов по
высоте печи в различных зо­
нах ее поперечного сечения,
полученные на одной из печей
при работе с развитым осевым
потоком газов; подобное рас­
пределение температур по вы­
соте характерно для всех пе­
чей и наблюдается даже на
печах очень небольшой

(~15 м) высоты. Из приведен­ных данных следует, что в нижней и верхней частях печи температура на единицу высо­ты снижается сильно, а в средней зоне — незначитель­но. Иначе говоря, в нижней и верхней частях печи происхо­дит интенсивный теплообмен (передача тепла от горячих га­зов к более холодной шихте), а в промежуточной между ними средней зоне теплообмен незначителен. Эту среднюю по вы­соте часть или зону печи называют холостой или резервной с точки зрения теплообмена высотой. Наличие этой "холос­той высоты" позволило доменщикам сделать вывод о нецеле­сообразности дальнейшего увеличения высоты доменных пе­чей, поскольку это не обеспечит более полной передачи тепла газов шихте и в то же время усилит вероятность раз­рушения непрочного кокса под воздействием давления более высокого столба шихты в печи.

Изменение состава газа. Горновой газ содержит азот, 34-42 % СО и от 2 до 8-15 % Н₂; его состав претерпевает изменения сразу же за окислительной зоной в результате интенсивного протекания процессов восстановления. В ниж­ней части печи, в зоне прямого восстановления, к горново­му газу добавляется СО, а выше, в зоне косвенного восста­новления (зоне с температурами ниже 900—1000 °С) — добав­ляется газ С0₂. Количество водорода в газе, как отмеча­лось выше, остается примерно неизменным, но в связи с

увеличением количества газов, содержание водорода в них уменьшается. В конечном итоге изменение состава газа, в первую очередь, сводится к его обогащению диоксидом угле­рода со₂.

В колошнике к газу добавляется испаряющаяся гигроско­пическая влага, но ее содержание при характеристике выхо­дящего из печи газа не учитывают (ее количество состав­ляет 30—100 г/м³). Колошниковый (отводимый из печи) газ с учетом применения газообразных и жидких углеводородов и обогащения дутья кислородом содержит, %: СО 22—30, С0₂ 15-22, N₂ 45-55, Н₂ 5-11.

Важным показателем хода доменной плавки является отно­шение С0₂/СО в газовой фазе; увеличение этого отношения (увеличение содержания С0₂) свидетельствует об улучшении восстановительной работы газа (увеличении степени косвен­ного восстановления оксидов железа).

Изменение количества газа. По мере подъема газов вверх печи увеличивается их количество, главным образом, вслед­ствие присоединения к ним кислорода шихты в виде СО и С0₂, т.е. в результате протекания процессов восстановле­ния. По отношению к количеству дутья количество горнового газа возрастает на 21—23 %, а количество колошникового газа — на 38—40 %. При обогащении дутья кислородом расход дутья и количество газа будут уменьшаться вследствие сни­жения содержания азота. Выход колошникового газа равен 120-200 м³ на 1 м³ объема печи в час или 1400-2000 м³/т чугуна.

Изменение давления газа. Наибольшее статическое давле­ние газа устанавливается в горне доменной печи около фурм, и движение газов вверх через слой шихтовых материа­лов происходит вследствие этого давления, создаваемого работой подающей дутье воздуходувной машины. По мере дви­жения газов от горна к колошнику статическое давление га­за убывает, так как происходит потеря давления (потеря напора) вследствие трения газов о куски шихты; иначе го­воря, давление теряется на преодоление сопротивления слоя шихтовых материалов. Эта потеря давления или напора про­исходит неравномерно по высоте печи, что наиболее заметно в области пластичной зоны, где в результате размягчения, слипания и плавления газопроницаемость рудной части шихты резко снижается.

Величина потери давления в столбе шихты, иначе говоря, перепад давления между горном и колошником (Д/?) зависит от свойств шихты (газопроницаемости), высоты столба ших­ты, определяемой высотой печи, от скорости движения газов в печи. Влияние объема и высоты печи на величину Др пока­зано на рис. 46; из этих данных следует, что при увеличе­нии объема печи с 1000 до 5000-5500 м³ величина Др возра­стает примерно с 0,11-0,13 до 0,18-0,20 МПа. Влияние ско­рости движения газов проявляется в том, что при ее росте увеличиваются силы трения газов о шихту и возрастает ве­личина потери давления, т.е. Др.

Величина Др, которую контролируют, не должна превышать допустимого предела, называемого критическим перепадом давления (Др_кр). Этот предел на конкретной работающей пе­чи, где высота слоя шихты и ее свойства (сопротивление) относительно постоянны, зависит от расхода дутья, который всегда стараются увеличить с целью повышения производите­льности печи. Увеличение расхода дутья ведет к росту ско­рости движения газов в печи, и при достижении определен­ной скорости силы трения возрастают настолько, что куски шихты переходят во взвешенное состояние, т.е. перестают двигаться вниз, что нарушает ровный сход шихты и означает расстройство работы печи. Этим максимально допустимым значениям расхода дутья и скорости движения газов соот­ветствует допустимый (критический) перепад давления Др_кр.

Соответственно, расход дутья поддерживают таким, чтобы
перепад давления Др не превышал критического значения.
Использование давления, а не скорости в качестве критерия
оценки движения газов объясняется тем, что скорость
подъема газов сильно различается в разных участках попе­
речного сечения печи, поэтому проще измерять давление.
Для улучшения контроля за
ходом плавки измеряют не
только общий перепад дав­
ления Др между горном и
колошником, но и верхний Д
перепад (середина шахты - ^ ^0,fs
колошник) и нижний (сере- | °>^п
дина шахты — горн). ^ Q.U

Рис. 46. Зависимость перепада /000 2000 ХОО 4000 3000

давления между фурмами и ОВг>енпечи,м³

колошником от объема печи

Величины давлений в различных участках печи взаимо­связаны. Давление в горне (давление дутья на фурмах, р_ф) обеспечивается работой воздуходувной машины, но его вели­чина устанавливается в зависимости от давления на колош­нике р_к и перепада давления Др между горном и колошником, будучи связано с ним соотношением:

Рф f Рк + ^LP-