Способы контроля и различные типы распределения газового потока по сечению печи

14) Наиболее важным показателем, характеризующим распределение газового потока по сечению столба шихты, является сопоставле­ние количеств газов, проходящих через равновеликие площади заполненного шихтой сечения печи в единицу времени. О распределении газов и о степени использования их энталь­пии и восстановительной способности судят по содержанию диок­сида углерода в пробах газа, отобранных в точках по радиусу или диаметру сечения, расположенного на 1,5—2,5 м ниже верх­него уровня шихты в доменной печи или по значениям темпера­туры газов в тех же точках. Если в слое шихты определенного сечения печи относительное количество железосодержащих компо­нентов невелико, а преобладают куски кокса, обеспечивая высо­кую газопроницаемость, то здесь будет проходить много газа с вы­сокой температурой и низким содержанием диоксида углерода, т. е. использование энтальпии и восстановительной способности газа будет низким.

15) Наоборот, в слое шихты с преобладанием мелких железосодер­жащих компонентов газ будет проходить в меньшем количестве с более полным использованием тепла и восстановительной способ­ности. Температура газа, выходящего из печи, будет низкой, а содержание диоксида углерода высоким.

16) Получение непрерывной или периодической информации о распределении диоксида углерода или температуры газов по се­чению печи дает представление о распределении материалов и газов и о степени использования газов в печи. Измерение температуры и отбор проб газов осуществляют путем ввода в печь через отвер­стие в кожухе и огнеупорной кладке стальной трубы, в которую помещены малоинерционная термопара и трубка для отвода газа. Отобран­ные пробы газа поступают на анализ в лабораторию либо анали­зируются автоматическим прибором — газоанализатором

17)

18) Рисунок 1- Изменение содержания диоксида углерода С0₂ и темпера­туры газа по радиусу в верхней части доменной печи при ровном ходе и низком расходе кокса

19)

20) Содержание диоксида углерода в периферийном газе составляет 14, в точке максимума 19 и в центре 11%, а соответ­ствующие значения температуры равны 820, 520 и 910° С.

21) Более оперативным спо­собом контроля распределения газов является измерение темпе­ратуры газов, позволяющее как угодно часто получать информа­цию о распределении газов. Этот вид контроля может быть пол­ностью автоматизирован.

22) Под рациональным распределением газа понимают такое его распределение, при котором в максимальной степени использу­ется энтальпия газового потока и его химическая энергия без нарушения ровного схода шихтовых материалов.

23) Распределение газов, удовлетворяющее поставленным выше требованиям, зависит в каждом случае от конкретных условий работы печи: качества шихты, объема печи, состояния профиля, марки выплавляемого чугуна и др. По мере повышения основности агломерата и снижения содер­жания мелочи в шихте разность между максимальными и мини­мальными значениями температуры и содержания диоксида угле­рода в газе по радиусу должна уменьшаться. При равномерном рас­пределении материалов и газов по окружности печи кривые рас­пределения температур и содержания С0₂ в газе должны быть одинаковыми по всем радиусам.

24) В зависимости от степени неравномерности распределения га­зовые потоки могут быть периферийными, осевыми и канальными (рис. 2).

25) При периферийном газовом потоке (рис. 2, а) значительное количество газов проходит вблизи стен. Газы периферийного коль­ца уходят из печи с высокой температурой и низким содержанием С0₂. Чрезмерное развитие периферийного потока газов приводит к увеличению расхода кокса. Однако некоторое развитие пери­ферийного хода газов необходимо для обеспечения ровного схода материалов.

26) Многократными исследованиями и практическим опытом ве­дения печей подтверждено, что с увеличением доли мелких фракций руды и агломерата в шихте для сохранения производитель­ности печи на прежнем уровне приходится увеличивать перифе­рийный поток газа. При этом возрастает расход кокса.

27) При осевом, или центральном, газовом потоке (рис. 2, б) значительная часть газов движется в центральном круге. Осевой поток газа на расход кокса влияет менее значительно, чем перифе­рийный, вследствие различной относительной доли площади сечения печи, занимаемой периферийным и центральным потоком газа, а следовательно, и различным количеством газов, проходя­щих в этих сечениях.

28)

29) Рис. 2. Типы распределения газо­вого потока по радиусу доменной печи:

30) а — периферийный; б — осевой; в — канальный

31)

32) Канальный ход газов (рис. 2, в) во всех случаях является вредным и служит признаком нарушения ровного хода. Термин «канальный» ход газов условный. Под канальным ходом газа следует понимать чрезмерно интенсивный поток газа в одном или нескольких участках сечения печи. Шихтовые материалы в зоне канального хода газов находятся преимущественно во взвешенном состоянии, а в верхних горизонтах печи возникает «кипящий слой». Крупные тяжелые куски агломерата в зоне канального хода газов движутся с повышенными скоростями, приходят в горн домен­ной печи плохо восстановленными и не прогретыми, вызывая нарушение теплового состояния горна.

33) Влияние различных факторов на потери напора и распреде­ление газов по сечению печи

34) Потеря напора газов в столбе шихтовых материалов, возникаю­щая вследствие трения газов о стенки каналов в шихте, является важнейшим параметром, определяющим производительность и экономичность работы печи.

35) Величина потери напора, или перепада давлений газов, ∆ р в работающей доменной печи определяется разностью давлений дутья р_ф, поступающего в горн, и газа р _к на колошнике:

36) ∆р = р_ф -р_к.

37) Сопротивление движению газа при неизменных высоте слоя и плотности газа будет тем больше, чем меньше размер сечений каналов, чем больше шероховатость их стенок и чем выше скорость газа. При увеличении скорости движения газа потеря напора плавно увеличивается, а затем при некотором постоянном значении ско­рости резко снижается. Дальнейшее увеличение скорости газа приводит к замедленному росту потери напора,

38) В доменной печи потеря напора (или пере­пад давлений) не должна превышать допустимого предела, в про­тивном случае может прекратиться движение шихты сверху вниз.

39) Наибольшая газопро­ницаемость у крупнокусковых материалов — кокса и агломерата, наименьшая — у мелких руды и агломерата. Чем равномернее куски сыпучего материала, тем выше его газопроницаемость, так как межкусковые пустоты не заполняются мелкими частицами. Поэтому эффективным способом снижения потерь напора явля­ются отсев мелких фракций железосодержащих компонентов, а также сортировка по крупности агломерата и кокса. На распределение газов влияет режим их движения (ламинар­ный или турбулентный). Наличие различных режимов движения является одной из причин перераспределения газового потока при изменении количества дутья. С увеличением количества дутья в допускаемых пределах газовый поток становится более равно­мерным вследствие выравнивания скоростей движения газов по сечению печи. Уменьшение количества дутья приводит к резкому возрастанию периферийного потока газов.

При оценке газопроницаемости шихты в печи введено понятие определяющей зоны, т. е. участки столба шихты с наиболее высоким сопротивлением, определяющим возможность форсирования хода печи увеличением количества дутья.

41) Применение природного газа и значительное повышение тем­пературы дутья привело к резкому сокращению расхода кокса, поэтому определяющей зоной в последнее время все чаще стано­вится низ печи, т. е. область образования жидких продуктов плавки, при общем увеличении потери напора.