Общие закономерности
Категория: Процессы в условиях доменной печиДата публикации: 10-04-2021 8:57:00
Анализ производственных данных указывает, таким образом, на сложный характер зависимостей между различными показателями восстановительной работы газов. Например, увеличение доли водорода IB печных газах может, :в зависимости от конкретных условий, и увеличивать и уменьшать конечную степень его использования.
Поэтому объяснение наблюдаемых в доменных печах явлений исходя из определенных теоретических представлений должно способствовать более правильной их оценке. Отношение н2 (Сн2 ) на верхней ступени теплообмена, как правило, только уменьшается, и величина этого уменьшения определяется в основном степенью развития реакции водяного газа. Любая причина, вызывающая увеличение степени превращения Н20 по реакции, "ведет к снижению конечной степени использования водорода и наоборот.
К таким причинам относятся: уменьшение концентрации водородсодержащих компонентов в печных газах (этот фактор влияет сильно в области малых концентраций); увеличение скорости реакции вследствие повышения каталитической активности железорудных материалов; увеличение времени контакта газов с этими материалами, например в результате уменьшения выхода печных газов; понижение температуры. Величины Пи 2 и £н2 подвержены значительным изменениям под влиянием случайных факторов.
Таким образом, в пределах изменения расхода природного (коксового) газа, применяемых в практике многих заводов, повышение доли водорода в печных газах в среднем приводит к улучшению суммарной степени использования восстановительных компонентов, а следовательно, степеней использования СО и Н2 в отдельности.
По данным К. И. Котова на доменной печи металлургического завода им. На Череповецком металлургическом заводе зависимость между Ссо+н2 и КСо+н2 получилась противоположной, что объясняется различными условиями работы на этих двух заводах в соответствующие периоды исследования.
На Череповецком металлургическом заводе расход природного газа изменялся в довольно широких пределах при сравнительно постоянных прочих условиях, влияющих на относительный расход кокса (шихтовые условия, температура и влажность дутья). На металлургическом заводе им. Петровского, напротив, произошло существенное снижение расхода кокса (на печи Л на 130 кг/т чугуна) по причинам, непосредственно не связанным с применением природного газа, расход которого изменялся мало.
Но она не отражает специфических изменений в доменном процессе, обусловленных вдуванием природного газа. Ряд исследований выполнен на ждановских металлургических заводах "Азовсталь" и им. Ильича. На доменных печах ММК и Череповецкого металлургического завода, работавших почти без добавок сырого известняка, напротив, применение природного газа, причем в меньших количествах, сопровождалось некоторым увеличением выхода колошникового газа.
В результате совместного влияния ряда факторов с повышением доли водорода в печи возросло отношение В в колошниковом газе. Ограниченное число данных не позволяет, однако, выявить какую-либо закономерность между расходом природного газа и степенями использования Н2 и СО. Статистическая обработка обширного производственного материала по трем печам завода "Азовсталь" за разные периоды 1965 г. выполнена Е. Н. Тихомировым.
Печи работали на комбинированном дутье при расходе природного газа от 100 до 150 и технического кислорода от 14 до 160 м3/т чугуна. Расходы кокса и сырого флюса (606 625 и 180 200 кг/т чугуна соответственно) были ниже, чем в предыдущие периоды. Обнаружена слабая тенденция возрастания степени использования водорода Сн2 по мере увеличения расхода природного газа Г. Более тесная корреляция наблюдается между величиной Г и количеством кислорода О/ н2 отнятого водородом при непрямом восстановлении.
Однако между Г и количеством кислорода, отнятого окисью углерода О/со , связь почти "е выявляется. При одинаковом расходе природного газа и кислорода степень использования и Н2 и СО на печи Б значительно выше, чем на печи А. Е. Н. Тихомиров связывает это с различной организацией газового потока: результаты горизонтального зондирования показывают, что на печи Б содержание С02 в периферийном газе было значительно выше, чем "а печи А.
В этой связи авторы обоснованно полагают, что одной из причин положительного влияния повышения расхода природного газа на "использование восстановительной способности печных газов является более равномерное использование водорода по сечению печи. Определенная пропорциональность между этими величинами соответствует равновесию реакции водяного газа и достаточно четко может наблюдаться в слое шихты в области температур выше 700 800°С, где величина Ян2 достигает максимального значения.
В дальнейшем, однако, на верхней ступени теплообмена величина Пц2 уменьшается в соответствии со степенью развитие реакции, скорость которой может изменяться в широких пределах под влиянием случайных и не поддающихся учету факторов интенсивности изменения температуры газов и материалов, каталитического действия последних и т. п. На доменных печах, работающих на сырых материалах с постоянными свойствами и со стабильным режимом в верхней части, степень развития реакции водяного газа, а отсюда и конечные величины Пц2 и Сн, становятся более или менее устойчивыми.
Только в этих случаях можно обнаружить закономерную связь между количеством водорода в печных газах и степенью его использования, а также между степенями использования водорода и окиси углерода. Определенная корреляция между этими величинами действительно .выявлена на доменных печах Череповецкого металлургического завода и ММК, отличающихся относительно устойчивым режимом работы. Вблизи прямой размещаются точки, относящиеся преимущественно к доменным печам ММК и Череповецкого металлургического завода.
Следовательно, конечная степень использования окиси углерода на этих заводах в среднем относительно выше, чем на других. Уменьшение относительного количества колошникового газа равносильно уменьшению его объемной скорости и увеличению времени контакта газового потока с рудной частью шихты на верхней ступени теплообмена. В результате реакция водяного газа протекает здесь полнее и конечная степень использования водорода получается IB среднем ниже, чем в других случаях. Большое значение имеет и изменение вида температурного поля в печи.
Уменьшению выхода печных газов отвечает увеличение отношения водяных эквивалентов шихты и газов и понижение температур в шахте, включая и область замедленного теплообмена. Вблизи прямой и левее от нее располагается также большинство точек, относящихся к печам, работающим на дутье, обогащенном кислородом. Здесь, следовательно, конечная степень использования СО, как правило, выше степени использования водорода. Это также связано с уменьшением выхода печных газов, что наглядно иллюстрируют результаты исследования Б. Л. Жураховского и др.
С увеличением содержания кислорода в дутье (возрастала подача природного газа, что сопровождалось заметным повышением отношения Н/С=А. Вместе с тем отношение 0/С = В изменялось гораздо слабее и без четко в Цраженной закономерности. В соответствии с уравнением такое изменение величин А и В при постоянной температуре должно вызывать пропорциональное уменьшение равновесных по отношению к реакции величин Ясо и Ян2 и степеней использования СО и Нг.
На самом же деле Ссо несколько возрастает, а Сн2 существенно снижается, что могло получиться только вследствие заметного понижения температур в шахте, обусловленного уменьшением относительного количества печных газов. В изменении показателей работы доменной печи на комбинированном и увлажненном дутье имеется некоторая аналогия: в обоих случаях с ростом доли водорода в печных газах степень его использования ухудшалась. Однако при подаче в печь паров воды выход газов не снижался и степень использования СО уменьшалась одновременно с Сн2.
При работе печи на комбинированном дутье, напротив, выход газа заметно уменьшался и, несмотря на значительное ухудшение степени использования водорода, величина ССо возрастала. В рассматриваемых случаях заметно различались и отношения степеней использования. Работа на увлажненном дутье при выплавке литейного чугуна характеризовалась гораздо большими значениями С, чем на комбинированном дутье при выплавке предельного чугуна.
Предлагаем посмотреть другие страницы сайта:
← Восстановительная работа газов | Водород и степень прямого восстановления →