ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая схема теплообмена в доменной печи из "Топливо Кн2" Термин холостая высота не очень точен, так как на этой высоте завершаются процессы непрямого восстановления. В настоящее время употребляют названия зона умеренных температур и резервная зона . Последнее отражает мысль, что наличие этой зоны позволяет или увеличить производительность печи, или сократить расход кокса, т.е. таит в себе резервы. Эти резервы, конечно, максимально используются, и в настоящее время резервная зона выражена не столь заметно, как раньше. Надо заметить, что она должна быть, пусть в минимальном размере. Ее наличие обеспечивает ту завершенность, без которой доменный процесс невозможен. [c.290] Так как опускающаяся шихта, нагреваясь до значения, предельно возможного в зоне умеренных температур, не может поглотить большого количества тепла газов, то в колошниковых газах всегда остается избыток тепла. Так, например, в современных условиях плавки с применением охлажденного агломерата или окатышей температура на колошнике достигает 150 °С. Увеличение количества тепла, поглощаемого шихтой в этой области за счет роста влажности щихты (применения сырых влажных руд, кокса с повышенной влажностью), приводит к еще большему снижению температуры газов. [c.291] В нижних частях доменной печи теплоемкость потока шихты больше теплоемкости потока газов. Поэтому шихта не может нагреться до той температуры, с которой газы из фурменных очагов устремляются вверх, а обязательно выйдет из теплообмена с температурой более низкой. Таким образом, начиная с резервной зоны, разность между температурами газа и шихты возрастает и достигает максимума в фурменных очагах. Отсюда следует, что при высоких температурах у фурм можно получать обычные температуры чугуна и шлака, если количество газов будет небольшим. [c.291] В нижних частях доменной печи создаются все условия для завершения теплообмена. Они определяются высоким значением коэффициентов теплопередачи, наличием сильно развитой поверхности нагрева, так как значительная часть шихты находится в расплавленном состоянии, и развитием эндотермических процессов, интенсивность протекания которых возрастает с повышением температуры (по мере приближения шихты к фурмам). Эти обстоятельства приводят к тому, что высота в несколько метров оказывается достаточной для того, чтобы к холостой высоте температуры газа и шихты выравнялись. Поэтому темперагура, с которой газовый поток выходит из процесса теплообмена, определяется условиями восстановления диоксида углерода коксом, и равна примерно 850 °С. [c.291] Рассматривая схему теплообмена и делая вывод о завершенности тепловых процессов в доменной печи, можно удовлетворительно объяснить тот факт, что с увеличением высоты печи не происходит значительного снижения температуры колошниковых газов. Объемы теплообмена верхней и нижней ступеней с увеличением высоты печи остаются практически неизменными, при этом расширяется лишь объем зоны умеренных температур холостой высоты. [c.291] При анализе общей схемы теплообмена становится понятным вопрос использования физического теш1а нагретого дутья. Если дополнительное тепло поступает в результате повышения температуры, а не за счет увеличения количества газов (последнее происходит при повышении расхода горючего), то оно целиком используется в нижней части печи, и количество газов не влияет на температуру колошника. Если при повышении температуры дутья и газов сокращается расход горючего, а следовательно, и количество газов, то температура колошника даже снижается. [c.292] Из рассмотренной схемы теплообмена следует, что область прямого восстановления в доменной печи ограничена нижней ступенью теплообмена, а область непрямого восстановления занимает большой обьем (зона умеренных температур, верхняя ступень теплообмена), в значительной части которого создаются благоприятные температурные условия для протекания процессов восстановления. [c.292] Исследования различных ученых были направлены на анализ более сложных случаев теплообмена. В качестве примера приложения теории теплообмена в доменной печи можно привести разработки метода контроля теплового состояния верха доменной печи, основных положений по анализу работы печей на комбинированном дутье, а также дальнейшее развитие метода зональных тепловых балансов. Самым же эффективным приложением теории теплообмена было ограничение и даже снижение высоты доменных печей при увеличении их обьема. Это делалось для того, чтобы свести к минимуму холостую высоту. Обьем печей стали увеличивать за счет расширения поперечных размеров. Это привело к экономии капитальных затрат и к интенсификации процесса. [c.292] Одним из важных исследований следует считать работу, в которой нашли прямую связь температуры фурменных очагов с соотношением теплоемкостей потоков газа и шихты. Это исследование убедительно показало широкие возможности использования теории теплообмена для углубления наших знаний о процессах доменной плавки. [c.292] Признание практического применения теории теплообмена в доменной печи явилось мощным толчком к началу работ по математическому описанию процессов восстановления, газодинамики, к созданию математических моделей доменного процесса. [c.292] Температурные поля в действующих доменных печах. Истинные, фактические температурные поля в действующих печах имеют сложный характер вследствие неравномерности распределения потоков газа и шихты. Эта неравномерность возникает потому, что по отдельным вертикалям шахты наблюдаются разные отношения водяных чисел потоков от 1 (в рудном гребне) до 0,7 (в центре). Это обусловлено сложнейшим комплексом многих факторов, как, например, неравномерностью по радиусу рудной нагрузки. Неравномерность формируется в результате попыток одновременно обеспечить длительную кампанию печи, высо производительность печи и низкий расход кокса. [c.292] Тем не менее общие закономерности, вытекающие из рассмотрения одномерного теплообмена, полностью сохраняют свою силу. Сохраняется и представление о завершенности теплообмена, верхней и нижней ступенях и зоне умеренных температур. [c.294] В течение нескольких лет сотрудниками ИЧМ МЧМ СССР совместно с работниками Криворожского и Новолипецкого металлургических заводов были проведены уникальные исследования доменного процесса для выяснения особенностей восстановления в больших доменных печах при высоком обогащении дутья кислородом. [c.294] Полученные результаты приведены на рис. 10.6. Из них следует, что как при обычном, так и при обогащенном кислородном дутье поле температур выражено типичными 8-образными кривыми, хотя холостая высота выражена слабее, чем в исследованиях Кинни и Б. Л. Лазарева. Особенно выразительны кривые для периферии. Кривые температур однозначно свидетельствуют о вполне удовлетворительной завершенности теплообмена. Наблюдаемую завершенность можно назвать типичной для доменных печей. Обнаруживается большая неравномерность теплообмена и восстановления по сечению, которая также типична для работы современных больших доменных печей. [c.295] Для доменной печи объемом 2000 м наиболее типичная 8-образная кривая (см. рис. 10.6) оказалась на периферии явно выражена холостая высота, свидетельствующая о том, что на периферии вполне достаточное количество газов, и величина отношения далека от единицы. Кривая же температур в рудном гребне не имеет столь ярко выраженной холостой высоты, здесь очень много руды и отношение близко к единице. [c.295] Очень характерно, что в рудном гребне и на оси наблюдается существенное замедление восстановления. Это дает достаточно веское основание отметить некоторый избыток высоты для этих участков вертикальных сечений. В дополнение к этому отметим, что неравномерность во много раз больше сказалась на полях СО , чем на температурных полях. Сопоставление кривых СО по высоте печи в рудном гребне, на периферии и в центре свидетельствует о том, что имеются некоторые резервы, слабо работают периферия и центр. [c.295] Исследования, проведенные на доменной печи при работе ее на обогащенном кислородом до 29 % дутье, позволяют сделать совершенно определенный вывод о том, что в рудном гребне (см. рис. 10.6) восстановительные процессы завершаются и резервная зона достигает величин порядка 10 м. Эти данные указывают на некоторый избыток высоты доменной печи при работе на дутье, обогащенном кислородом до 29 %. [c.295] Исследования температурных полей мощных доменных печей были продолжены на ММК в 1974-1975 гг Для исследований была выбрана доменная печь ММК полезным объемом 2014 м . [c.295] На рис. 10.7 приведены температурные поля в шахте этой доменной печи, построенные по результатам исследований под руководством Б. И. Китаева. [c.295] Вернуться к основной статье