Способы определения состава газа по радиусу печи

В таблице 2.3 приведены данные по гранулометрическому составу агломератов стран СНГ. Из таблицы видно, что содержание крупных фракций и мелочи (<5мм) на различных аглофабриках отличается значительно. Еще более различна их масса под бункерами, поскольку неодинаковы выгрузка в агловозы а затем в бункера и измельчение при высыпании из них.

Из таблицы 2.3 видно, что количество мелочи под бункерами примерно в 1,5 раза выше, по сравнению с данными на аглофабрике.

При выдаче из бункеров, во время высыпания в весовую воронку и из неё в скип при его движении по наклонному мосту после высыпания шихтовые материалы попадают на малый конус, затем на большой и наконец на колошник печи. Итого шесть пересыпаний, три из которых, примерно, с такой же высоты, как и с ленты в агловоз и из него в бункера. Следовательно, во время загрузки агломерата из бункеров до колошника он будет измельчаться несколько больше по сравнению с его измельчением от аглофабрики до выгрузки из бункеров в в/весы или на транспортную ленту. Количество мелочи в верхней части колошника будет вдвое или в 2,5 раза больше, по сравнению с данными аглофабрики. Даже в случае отсева мелочи при выдаче агломерата из бункеров, её количество на колошнике составит не менее 25-28%. Если мелочь отсеивается не полностью или не отсеивается совсем, то её доля в агломерате на колошнике составляет 35-40%. Мелочь образуется главным образом из крупных фракций агломерата.

В ФРГ степень измельчения агломерата (отсеянный от мелочи) при транспортировке от аглофабрики до скипа составила 9 % [110]. Это несколько больше, чем на МК им. Ильича и «Азовсталь», поскольку здесь транспортируется горячий агломерат, а в ФРГ его охлаждают на аглофабрике с отсевом мелочи. Крупность кокса представлена в табл. 2.7 из которой видно, что фракция >80мм изменяется для различных КХЗ от 2,4 до 34,1%.

На большинстве КХЗ фракция от 60 до 25 мм составляет 55-75%. Это важно, поскольку показатель по Графу (2.2):

К=48*45/[100(8+0,75*15)]=1,92,

и индекс по Ильзедеру (2.1):

J=(48/45)*100-15=91,7

не намного отличаются от таковых на зарубежных коксохимических заводах.

Таким образом, прочность кокса (15-20МПа) достаточна, чтобы он не разрушался при загрузке в доменную печь. Тогда объёмная доля мелочи в сухой части верха колошника составит 20-30%, поскольку объёмы агломерата и кокса примерно равны. Это и приняли при модельных исследованиях радиального распределения материалов и газов по вертикальным сечениям доменной печи [3,8,17].

Имеются различные способы определения радиального газораспределения в печи [8, 3, 110, 111, 112 и др.]. Учитывая важную роль радиального распределения материалов и газов на ход печи её технико-экономические показатели, важно иметь наиболее достоверную информацию из доменной печи об интенсивности газовых потоков по радиусу печи. В настоящее время наиболее часто оценку потоков газов по радиусу печи принимают по содержанию СО₂ и показаний температуры [17, 30, 111, 113 и др.].

Однако количественное распределение СО₂ по радиусу не всегда идентично потокам газов. Замеры содержания СО₂ и времени пребывания гелия в печи показали, что в периферийной зоне такое соответствие наблюдалось, а в центральной зоне нет [114, 115]. Следовательно содержание СО₂ в радиальном газе не всегда может служить достоверным аналогом рудных нагрузок. Как видно из рис.2.11,в газ отклоняется к центру печи и от этого содержание СО₂ в промежуточной и центральной зонах печи может не соответствовать их действительному количеству. Это относится и к определению температур ниже защитных плит и над поверхностью засыпи.

Известен метод определения скорости газовых потоков по радиусу печи за счет скорости охлаждения предварительно нагретых термопар до определенной температуры [116]. Метод не плохой, но при этом нужно знать порозность по радиальным зонам, что практически невозможно.

Если же принять порозность по радиусу одинаковой, как это сделали авторы [115], то неизбежна грубая ошибка. В [115] утверждается, что наибольший поток газов в промежуточной зоне, а на периферии и в центре количество газов меньше, что явно не соответствует действительности.

Зная общий объём колошникового газа (по прибору или из расчета материального баланса) и общее содержание в нем СО₂, можно определить объём газа в любой i-той зоне, если известно в ней содержание СО₂ⁱ. Общий объём СО₂^к составит V_k*CO₂, а в i-той зоне V_k*CO₂/n (n – число радиальных зон). Тогда V_i составит:

V_i=(V_k*CO₂^k T_k/nCO₂ⁱ T_i), (2.14)

где Т_к, Т_i – соответственно температуры колошника и i-той зоны, ⁰С.

Формула (2.14) получена с допущениями, что газы движутся вертикально и СО₂ получено в основном при восстановлении 3Fe₂O₃ + CO®2Fe₃O₄ + CO₂. Конечно это также до некоторой степени не будет соответствовать действительному потоку газов, но в значительно меньшей мере, по сравнению с рассмотренными ранее способами.