Восстановительные процессы в доменной печи

Восстановительные процессы в доменной печи: При исследованиях хода восстановительных процессов в доменной печи наибольшее распространение получил метод отбора проб газа и материалов из различных горизонтов. Подробный обзор таких работ приведен в монографиях. Эти исследования внесли существенный вклад в теорию и практику доменного процесса.

Однако величины, получаемые этими методами, дают лишь приблизительную количественную картину процесса. По результатам химического анализа проб газа, но при отсутствии надежных характеристик распределения массы газа по сечению печи трудно в полной мере оценить восстановительную работу печных газов. Количественная оценка развития восстановительных процессов по составу извлеченных из печи проб материалов также ненадежна.

Обычно получаются завышенные результаты степени восстановления, поскольку в пробозаборную трубу попадают преимущественно мелкие материалы. Известными достоинствами обладает метод вертикального зондирования, усовершенствованный Б. Л. Лазаревым. Но возможности этого метода ограничены: он позволяет получать данные, относящиеся к одному вертикаль-ному элементу печи.

Определение участия водорода в восстановительных процессах в доменных печах сопряжено с известными расчетными и экспериментальными трудностями. В (последнее время благодаря непосредственному измерению содержания водяного пара в печных газах с помощью психрометра получены новые данные. Но и эти данные не всегда надежны.

Кроме того, их число пока недостаточно для всесторонней оценки роли водорода в доменной плавке. В настоящей главе сделана попытка выявить общие закономерности развития восстановительных процессов в доменной печи с участием водорода, что позволяет более правильно оценивать результаты исследований современной плавки.

Повышение расхода восстановителей, с одной стороны, интенсифицирует восстановление окислов, с другой тормозит газификацию углерода. Последнее значительно усиливается вследствие увеличения. Все это заметно расширяет температурные границы областей непрямого и смешанного восстановления. Такова качественная картина.

Использование количественных соотношений, полученных различными авторами при лабораторных исследованиях реакций, для определения температурных границ различных видов восстановления в доменной печи затруднительно по ряду причин. Так, в опытах с послойной загрузкой агломерата и кокса углерод начинал участвовать в восстановлении три 800°С, а интенсивное развитие процесс получал при 1О00°С. В опытах с изолированным расположением кусков руды и кокса эти температуры составляли 950 и 1100°С.

В-третьих, на нижней ступени теплообмена по мере опускания материалов увеличивается разность температур конденсированных фаз и газового потока. Таким образом, при данной температуре поверхности кокса с ней реагирует более нагретый газ, чем в лабораторных условиях, и скорости газификации углерода в доменной печи должны быть выше, чем в лабораторных установках. Для примерной оценки температурных границ различных видов восстановления воспользуемся экспериментальными данными.

В присутствии 35% СО двуокись углерода и водяной пар начинают заметно реагировать с углеродом кокса при температурах не менее 950°С. При работе с природным газом, в результате повышения концентрации в печных газах Н2 и снижения относительного расхода кокса при одновременном повышении объемной скорости газового потока по отношению к коксу, температура начала заметной газификации углерода может повыситься приблизительно до 1000 1050° С.

В доменной печи с учетом того , что газовый поток имеет более высокую температуру, чем кокс, и с учетом других перечисленных выше факторов, ускоряющих газификацию углерода, температурная граница между областью непрямого и смешанного восстановления должна быть ниже. По-видимому, она составляет 950- 1000° С. Примерно такие же температурные границы областей различных видов восстановления наблюдались на доменной печи завода им. Дзержинского при работе на комбинированном дутье: расход природного газа 80 85 т чугуна и содержание кислорода в дутье 22 22,5%.

В доменной печи высокотемпературное восстановление окислов складывается из реакций восстановления газами СО и Н2 и газификации углерода углекислым газом и парами воды. Но эти реакции нельзя рассматривать как сопряженные последовательно. В зависимости от соотношения скоростей реакций восстановления и газификации, определяемого главным образом температурой, различают непрямое, смешанное и прямое восстановление.

В области прямого восстановления процесс лимитируется реакциями восстановления окислов, но не газификации углерода. Причины, ведущие к повышению концентрации "в газе CO2 и H2O после их взаимодействия с углеродом, смещают верхнюю температурную границу области смешанного восстановления в сторону более высоких температур. Причины, ведущие к замедлению газификации углерода при постоянной концентрации в газе CO2 и H2O" расширяют температурную область непрямого восстановления.

Введение в горн доменной печи природного газа расширяет температурную область непрямого и смешанного восстановления вследствие повышения концентрации в газе водорода и значительного увеличения объемной скорости газа по отношению к коксу. В условиях современной доменной плавки область непрямого восстановления распространяется до температур не ниже 950, 1000° С, а область смешанного восстановления до температур не ниже 1200° С.

    Пока нет новостей