Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
В доменном производстве широко применяют высокий нагрев и обогащение дутья кислородом, а также вдувание совместно с дутьем газообразного, жидкого и пылевидного топлива. Применение комбинированного дутья изменяет объем горновых газов, а следовательно, и газодинамические условия в нижней.части печи и по всей ее высоте.
Влияние нагрева дутья на размеры окислительной зоны неоднозначно. При нагреве дутья повышается температура в окислительной зоне, а следовательно, увеличивается объем, скорость и кинетическая энергия воздушно-газовой струи. Это способствует увеличению размеров окислительной зоны и зоны циркуляции кокса. С другой стороны, увеличивается скорость окисления углерода кокса, что способствует сокращению размеров зоны горения. Поэтому размеры окислительной зоны будут определяться в зависимости от долевого влияния указанных противоположных факторов.
При обогащении дутья кислородом увеличивается температура и объем горновых газов. Одновременно снижается количество азота общий объем газов у фурм будет определяться соотношением указанных факторов. Как правило, при обогащении дутья кислородом вдувают природный газ или другие углеводороды (коксовый или генераторный газы, мазут и др.). Вдувание углеводородов увеличивает общий объем газа и во многих случаях понижает температуру в окислительной зоне за счет разложения метана. Комплексным параметром для определения оптимальных расходов добавок, вводимых с дутьем может служить теоретическая (адиабатическая) температура горения (t т). Расчет этой температуры основан на том, что все тепло, получаемое при неполном горении (до СО и Н2) кокса и его заменителей, а также внесенное в зону горения раскаленным коксом, расходуется только на нагрев образующихся продуктов горения [3, 56].
(1.131)
где tд - температура дутья, 0С; ω - объемная доля кислорода в дутье; - количество влаги в дутье, м3/м3 сухого дутья; - теплота сгорания жидкого топлива до СО и Н2, кДж/кг; Sж , Sтв - расходы жидкого и твердого топлива в дутье, г/м3 сухого дутья; S г - расход газообразного топлива в дутье, м3/м3 сухого дутья; - элементарный состав рабочей массы топлива, кг/кг; коэффициенты при tд, ω; соответствуют энтальпии на единицу температуры дутья, кислорода и водяных паров (числитель) или изменения объема (знаменатель), кДж/кг.
Формула (1.131) справедлива при использовании холодного природного газа, мазута и измельченного каменного угля отдельно или в различных соотношениях при допущении, что теплосодержание горнового газа равно энтальпии двухатомных газов. Учитывая, что в большинстве случаев применяется только холодный природный газ, формулу для определения теплосодержания горнового газа (Qг, кДж/м3)можно упростить
(1.132)
где а = 3150ω; b = 0,365 tд – 27,3; d= 1068 - 0,477 tд; е = (3150 - q) Sг = 1203S г; К = 2,048.S г; - расход кислорода на горение газа, м3/м3; q – тепловой эффект от горения газа, кДж/м3.
Расчеты по формуле (1.132) значительно упрощаются, если заранее рассчитать некоторые параметры в пределах их изменения в типичных условиях доменной плавки. В табл. 1.13 представлены результаты таких расчетов. Это позволяет определить теоретическую температуру в производственных условиях, которая равна
tт = (Qг,/ 0,390) + 162. (1.133)
Таблица 1.13 – Значение отдельных коэффициентов в формуле (1.132)
для некоторых пределов изменения соответствующих параметров дутья [57]
Обогащение дутья кислородом | Нагрев дутья | Расход природного газа | |||||
w | a | t ¶ | b | d | Sг | I | K |
0,21 | 661,5 | 264,4 | 686,3 | 0,00 | 0,0 | 0,000 | |
0,22 | 693,0 | 282,4 | 663,4 | 0,03 | 36,1 | 0,051 | |
0,23 | 724,5 | 300,4 | 640,5 | 0,04 | 48,1 | 0,082 | |
0,24 | 756,0 | 318,6 | 617,0 | 0,05 | 60,2 | 0,102 | |
0,25 | 787,5 | 336,7 | 593,5 | 0,06 | 72,2 | 1,123 | |
0,26 | 819,0 | 355,1 | 569,4 | 0,07 | 84,2 | 0,143 | |
0,27 | 850,5 | 373,5 | 545,2 | 0,08 | 96,2 | 0,164 | |
0,28 | 882,0 | 392,0 | 520,4 | 0,09 | 108,3 | 0,184 | |
0,29 | 913,5 | 410,6 | 495,7 | 0,10 | 120,3 | 0,205 | |
0,30 | 943,0 | 429,4 | 470,4 | 0,12 | 144,4 | 0,246 | |
0.35 | 1102,5 | 448,1 | 445,2 | 0,15 | 180,4 | 0,307 |
Теоретическая температура близка к температуре горнового газа tг = Qг/Сг (по данным для отдельных его составляющих СО г; ; с учетом расхода природного газа), которую можно определить по формуле [56]
(1.134)
Расхождение между tт и tг несущественно в широком диапазоне изменения расходов кислорода и природного газа.
ω | Sг | СОг | Qг | tт | tг | ||
0,21 | 0,00 | ||||||
0,40 | 0,22 |
Объем горнового газа, а следовательно, скорость истечения дутья из фурм и конфигурация окислительной зоны, в основном определяются величиной теоретической температуры. Оптимальные значения tт и tг зависят от качества подготовки шихты и определяются возможностью транспортировки печных газов от фурменной зоны до колошника печи. Поэтому результаты, полученные на разных доменных печах, необходимо учитывать не по абсолютным величинам tт и tг, а по их отклонениям (Δ tт; Δtг). Это позволяет использовать значение Δ tт в качестве одного из параметров комбинированного дутья и при переводе печей на работу с комбинированным дутьем необходимо так подбирать добавки топлива и обогащение дутья кислородом, чтобы Δ tт оставалось без изменения. Например, при обогащении дутья кислородом степень компенсации (m), т.е. отношение объемов в расходе природного газа (Sг, м3/ч) и кислорода (, м3/ч) или на 1 т чугуна (V п.г., , м3/т.чуг) с учетом производительности печи (P, т/сут), должно удовлетворять для сравниваемых режимов плавки следующему равенству
(1.135)
Для большинства доменных печей Украины и СНГ т =0,5-0,6 м3/м3 О2, но для других условий компенсация может значительно отличаться. Например, при обогащении дутья кислородом до 30 % [58] т =0,75-0,85 м3/м3 О2. При корректировке расхода природного газа при изменении степени обогащения дутья кислородом с неизменной t т нужно еще учитывать и изменение объема горновых газов. Как правило, уменьшение объема азота (при увеличении O2 в дутье) компенсируется увеличением объема газов при горении природного газа. Если же объем горновых газов при комбинированном дутье изменяется, то наряду с Δ tт нужно учитывать и этот фактор.
На рис. 1.43 представлена схема окислительной зоны при работе печи на комбинированном дутье. Содержание O2 на срезе фурмы составило 5% против 21% при работе на обычном дутье (рис. 1.42).
Это объясняется интенсивным горением природного газа в полости фурмы. Этим же объясняется и наличие у торца фурмы 7% СО2, 4%СО и 4%Н2. В случае комбинированного дутья кислород в окислительной зоне исчезает на расстоянии 800-900 мм от торца фурмы, а при обычном дутье -1200 мм (рис. 1.42). Однако длина окислительной зоны при комбинированном дутье не сократилась, поскольку образующиеся при горении природного газа пары Н2О исчезают на расстоянии 1700-1900 мм (рис. 1.43). Известно, что при вдувании комбинированного дутья сход шихты и ход печей более ровные, чем это имеет место при их работе с обычным дутьем.
На газодинамику нижней зоны большое влияние оказывают образование шлака, его жидкоподвижность и изменение химического состава и физических свойств во время фильтрации в горн печи. Все эти вопросы рассматриваются в следующем разделе настоящей главы.
Дата публикования: 2015-01-24; Прочитано: 446 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!