Реакции доменных газов доменной печи

Рассмотрим экзотермическую реакцию газа на твердой по верхности. Это может быть реакция, в которой твердое вещество действует как катализатор (например, окисление аммиака на платине), или оно является реагентом, образуя новую твердую фазу или газообразные продукты. Хорошо известными примерами могут служить горение углерода, восстановление окислов железа в доменной печи по реакции [c.169]

Благодаря использованию кислорода и природного газа увеличивается скорость реакций и производительность доменной печи, уменьшается затрата кокса. [c.150]

Таким образом, благодаря применению кислорода и природного газа увеличиваются скорость реакций и производительность доменной печи и экономится дорогой металлургический кокс. [c.171]

Доменный процесс. Выплавка чугуна ведется в настоящее время в доменных печах, достигающих высоты шестиэтажного дома, из огнеупорного камня, заключенного в стальную оболочку. Раз зажженная, доменная печь работает непрерывно в течение многих лет, пока не вов-никнет необходимость в капитальном ремонте. Действие доменной печи основано на принципе противотока поток твердых материалов движется сверху вниз, поток восстановительных газов — снизу вверх. Эти газы образуются в нижнем горизонте печ. (куда подается нагретый воздух) в результате реакции [c.494]

Этой сильно эндотермической реакцией объясняется образование и устойчивость циана при высокой температуре. Если при протекании приведенной выше реакции присутствует свободный или связанный водород (например, в виде NHg), то образуется цианистоводородная кислота H N. Оба производных циана содержатся в светильном газе и в газах доменных печей. [c.497]

В печах с вращающимся барабаном, шахтных и ретортных печах движение твердых мелкокусковых материалов в слое в результате перегребания или пересыпания является очень важным процессом и для теплопередачи. В доменном процессе производительность печей в решающей степени зависит от скорости восстановления оксидов железа газами. В определенных условиях скорость самой химической реакции между оксидами железа и восстанавливающим газом достаточно велика и, во всяком случае, больше скорости, с которой газ проникает через толщу кусков руды и зону реакции. В та- [c.22]

Если же еще-поднять температуру, то весь газ-окислитель, достигающий поверхности куска, немедленно реагирует, и скорость является тогда функцией гидродинамических факторов, внешних по отношению к этому куску. Этот последний режим называется внешней диффузией. По-видимому, он устанавливается при реакции сгорания кокса около фурм доменной печи. [c.195]

Такие важнейшие производственные процессы в области химической технологии, как синтез и окисление аммиака, контактное получение серной кислоты, производство этанола из природного газа, крекинг нефти, получение чугуна в доменных печах, производство алюминия и многие другие всецело основаны на результатах физико-химического исследования реакций, лежащих в основе этих процессов. [c.6]

Если в жидкое состояние переходят не все составляющие шихты, то оставшаяся в сыпучем состоянии часть шихты представляет собой опорный столб, передающий вертикальное давление верхних слоев, шихтового столба на лещадь шахты. Жидкие фракции фильтруются через столб (рис. 45) как через пористую насадку с неравномерной структурой. В доменных печах и вагранках эту функцию выполняет кокс, в печах цветной металлургии при пиритной плавке — кварц или кварцит. Именно эти фракции в печах указанного типа обеспечивают наличие реакции Р5 (см. рис. 33), уравновешивающей активное давление слоя Ракт- На условия встречной фильтрации шлака и металла, с одной стороны, и поднимающихся газов — с другой, оказывают влияние свойства и соотношение количества шлака и металла в жидкой фазе и перегрев шлака над температурой плавления, с чем связана его подвижность. Чем больше относительное количество шлака, тем больше вероятность захлебывания слоя, тем ниже производительность шахтной печи. [c.146]

Температура плавильных материалов постепенно повышается, и создаются оптимальные условия для протекания восстановительных реакций, образования чугуна и шлака, а в нижней части печи—окиси углерода. Восстановление железа начинается при температуре около 300°С, Температура доменного газа на выходе из печи всего лишь около 200 С — благодаря противотоку теплота используется достаточно полно. В доменном газе содержится много окиси углерода. Поэтому он представляет собою газообразное топливо. Его используют для подогрева воздуха. [c.172]

Характерными особенностями печей, работающих при восстановительном режиме, являются присутствие углерода из топлива в горне и малое развитие окислительной зоны. Расход топлива 1в таких печах значителен, так ка газы -в нем должны содержать большое количество окиси углерода ( 25%)- Поэтому работа печи как теплотехнического агрегата происходит с большим недожогом топлива. Расход горючего в этом случае определяется не только температурным уровнем процесса, но и протеканием различных эндотермических реакций. Типичным восстановительным режимом работы является, например, процесс в доменной печи. [c.474]

Для взаимодействия твердых и газообразных веществ, происходящего с изменением числа молей газа, равновесие зависит также и от давления в соответствии с принципом Ле Шателье. Например, для процесса восстановления СО2, протекающего в газогенераторах и доменных печах по реакции [c.173]

Основными источниками загрязнения атмосферы в литейных производствах являются плавильные печи, участки приготовления формовочных и стержневых смесей, цеха розлива металла и очистки литья. Для плавки металла используются доменные, кислородные, дуговые и индукционные печи, а также вагранки открытого и закрытого типов. Доменные печи конструктивно представляют собой вертикальные шахты высотой до 30 м и диаметром до 7 м. Они предназначены для производства сырого чугуна из железной руды и металлолома. Побочным продуктом реакции восстановления железа из руды является доменный (колошниковый) газ, имеющий следующий приблизительный состав (в % по объему) СО -30 Н, -1,5 СН - 0,5 СО - 13 N0 - 0,02 остальное - азот и кислород. Кроме того, в газе могут содержаться оксиды серы, фосфора и ряда других элементов, концентрации которых в зависимости от состава руды и других ингредиентов сырья могут изменяться в широких пределах. [c.92]

Основными источниками загрязнения атмосферы в литейных производствах являются плавильные печи, участки приготовления формовочных и стержневых смесей, цеха розлива металла и очистки литья. Для плавки металла используются доменные, кислородные, дуговые и индукционные печи, а также вагранки открытого и закрытого типов. Доменные печи конструктивно представляют собой вертикальные шахты высотой до 30 м и диаметром до 7 м. Они предназначены для производства сырого чугуна из железной руды и металлолома. Побочным продуктом реакции восстановления железа из руды является доменный (колошниковый) газ, имеющий следующий приблизительный состав (в % по объему) СО -30 [c.92]

Большое движение вперед теория горения получила в XIX веке. Развитие доменного и мартеновского производства, начало газификации топлив и сжигание газа в печах, развитие двигателей внутреннего сгорания и т. п. вызвали необходимость более глубокого изучения ироцесса горения в направлепии исследования механизма.и кинетики реакции горения и его термодинамических основ. Большой вклад в развитие теории горения сделали русские ученые. [c.4]

В результате уменьшения количества колошниковых газов область высокой температуры в шахте электрической печи, где возможно восстановление руды окисью углерода, расположена значительно ниже, чем в доменной печи. Это обстоятельство, а также тот факт, что благодаря высокой температуре в горне, реакции восстановления проходят весьма интенсивно, позволяют отказаться от высокой шахты и применять низкошахтные печи, получившие в настоящее время наибольшее распространение при выплавке электрочугуна. [c.259]

Помимо получения электроэнергии или жидкого и газообразного топлива, существует ряд прикладных отраслей, в которых необходимо контролировать реакцию углеродных материалов с газом. Одним из примеров необходимости реакции между углеродом и окружающей атмосферой является производство активированного угля. С другой стороны, крайне нежелательны реакции углерода в газовой фазе в тех случаях, когда он используется в доменных печах для восстановления железа из окислов или же в качестве материала для различных электродов. Использование с недавнего времени графита как замедлителя в ядерных реакторах выдвинуло новые требования о минимальном взаимодействии углерода с окружающей средой. Во всех этих случаях использования углерода, так же как и в других химических процессах, существенную роль для правильного проектирования и контроля за процессом играют детальные сведения о протекающих реакциях. [c.211]

Главным при установлении схемы теплообмена любой шахтной, в том числе и доменной, печи является количественная оценка величин теплоемкостей потоков шихты и газов, которую следует проводить с учетом не только физических особенностей процесса, но и важнейших химических реакций. Такая оценка, как указывалось, облегчается введением в расчет эффективной, или кажущейся теплоемкости шихты [10.1]. [c.289]

По мнению Е. А. Капустина [ 11.25], в стремлении перейти от реакции (11.61) к значительно менее энергоемкой реакции (11.62) и заключается важнейший путь совершенствования как доменного процесса, так и альтернативных агрегатов. В доменной печи, в ее нижней части, преобладает реакция прямого восстановления (11.62), последующее непрямое восстановление оксидов железа оксидом угаерода происходит термодинамически неэффективно, в результате чего примерно половина кокса превращается в низкокалорийный доменный газ. [c.473]

Анализ газа, выходящего из доменной печи, показывает, что он на 26% состоит из СО и на 13% из СОг (остальная часть газа в основном состоит из N2). Очевидно, существенная часть восстановителя в форме СО при этом теряется, что снижает эффективность процесса. Это было замечено еще при эксплуатации первых доменных печей, и инженеры пришли к выводу, что газы недостаточно долго остаются в печи для осуществления более полной реакции. Поэтому стали увеличивать размеры ДОМН, что привело к огромным затратам, однако процент потерь СО оставался прежним. Открытие понятия константы химического равновесия и его применение к доменному процессу позволили ввести в технологию выплавки железа необходимые изменения. [c.179]

В последнее время дутье искусственно увлажняется, и влажность его автоматически регулируется, что устраняет вредные колебания естественной влажности воздуха и увеличивает восстановительную способность газов, так как реакция (5-7) увеличивает в газах содержание СО и Н2 и обогащает дутье кислородом, содержащимся в водяных парах. В результате производительность доменной печи увеличивается. Каждые 10 г влаги на 1 дутья увеличивают скорость плавки на 3—3,6% и снижают удельный расход кокса на 1,4%. [c.47]

В доменных, печах, помимо достижения высоких температур, необходимо получать достаточное количество окиси углерода и водорода, требуемое для восстановления железа из руды, и состав газовой атмосферы играет в данном процессе большую роль. Почти всегда состав газов факела и продуктов полного сгорания, помимо чисто физических свойств, (излучательная способность и пр.), существенно влияет на химические реакции, протекающие в агрегатах. [c.83]

Полезный расход тепла складывается из тепла на доменный процесс (алгебраическая сумма тепловых эффектов химических реакций 15,7% от общего расхода тепла на заводе), химической теплоты доменного газа (27,1%), химической теплоты коксовой мелочи, получаемой при повторном грохочении кокса (3,78%), физического тепла чугуна, использованного в мартеновских печах (3,53%). Полезный расход составляет 50,11%. Коэффициент полезного действия цеха, следовательно, [c.224]

Той же цели — улучшению работы доменных печей—служит увлажнение дутья и обогащение его кислородом, а также применение офлюсованного агломерата. Искусственное увлажнение дутья устраняет вредное влияние колебаний естественной влажности, усиливает разложение водяного пара по реакции С + НгО СО + Нг и увеличивает восстановительную способность газов за счет обогащения их водородом. Увлажнение дутья особенно эффективно в сочетании с увеличением температуры горения кокса за счет подогрева дутья и обогащения дутья кислородом. При нагреве дутья до 1 200° С влагосодержание воздуха можно довести до 50—60 г/м вместо обычных 5—10 г м при естественной влажности. Увеличение же влагосодержании воздуха на каждые [c.225]

В доменных печах помимо достижения высоких температур необходимо получать достаточное количество окиси углерода и водорода, требуе.мое для восстановления железа из руды, — состав газовой атмосферы играет в данном процессе большую роль. Почти всегда состав газов факела и продуктов полного горения, помимо чисто физических свойств (излучательная способность и пр.), существенно влияет на химические реакции, протекающие в агрегатах. Поэтому третьим условием развития технологического процесса является получение определенных свойств факела и газовой атмосферы в печах. Следует заметить, что здесь перечислены только основные условия, которые в различных печах реализуются но-разному. [c.13]

Восстановление окиси железа в доменном процессе можно представить суммарным уравнением Рез04 + 4С0 = ЗРе + 4С0г . Отходящие газы содержат много окиси углерода. Решив, что причиной неполноты восстановления является недостаточное время соприкосновения угля с рудой, в прошлом столетии стали строить более высокие печи. Были затрачены огромные средства, однако результаты оказались отрицательными — содержание СО практически не уменьшилось. Позднее термодинамическим расчетом было установлено, что эта реакция в условиях доменной печи может протекать лишь до определенного предела, и значительное содержание окиси углерода неизбежно. [c.13]

Отходящие газы содержат много окиси углерода. Полагая, что пр>1-чиной неполноты восстановления является недостаточное время соприкосновения угля с рудой, в прошлом столетии стали строить высокие печи. Были затрачены огромные средства, однако результаты оказались отрицательными — со 1ержание СО не уменьшилось. Позднее термодинамическим расчетом было устяновлеио, что эта реакция в условиях доменной печи не идет до конца и значительное содержание окиси углерода неизбежно. [c.11]

Всегда возможно точно определить реакционную способность кокса для данной реакции с известным механизмом и при строго определенных условиях его проведения это то, что делают, например, при определении реакционной способности по отношению к углекислому газу одним из методов, о которых мы будем говорить ниже. При этом удается классифицировать различные коксы в порядке возрастания их реакционной способности, и с этой классификацией все в основном согласны. Но этим проблема определения реакционной способности не решается, так как точно неизвестло, какие соотношения существуют между определенной таким образом ре-акционной-способностью и поведением кокса в промышленном агрегате, в котором он используется. Например, почти установлено, что в вагранках куски кокса реагируют исключительно по внешней поверхности и что количество кокса, подвергшегося газификации, зависит главным образом от механического дробления кусков кокса по мере опускания их в вагранке, при котором величина внешней поверхности для легко дробящегося кокса значительно увеличивается. При доменной плавке не очень важно констатировать, что кокс А в два раза более реакционноспособен, чем кокс В, если кокс А таков, что температура равновесия в зоне газификации доменной печи устанавливается на 30 или 40° С ниже температуры, которая была бы достигнута с коксом В, что приводит почти к той же самой скорости газификации в обоих случаях. [c.191]

Газ, выходяш,ий из печи, вследствие незаконченности реакции, содержит еще значительное количество окиси углерода. Незаконченность процесса объясняли недостаточной продолжительностью контакта между окисью углерода и рудой устранить этот недостаток пытались, увеличивая высоту доменных печей. Однако содержание СО в отходящих газах не уменьшалось. В конце концов было обращено внимание на то, что восстановление FeaOg окисью углерода идет не до конца вследствие химической обратимости реакции. Опора на законы термодинамики химических реакций позволила бы быстрее и без больших материальных затрат указать на те факторы, от которых в действительности зависит степень восстановления РваОз (температура, давление СО и т. д.). [c.66]

В доменной печи протекает целый ряд химических реакций, все они осуществляются при довольно высоких температурах. Оксидные руды железа восстанавливаются до металлического железа, и жидкий металл вьггекает из печи. Кроме железа образуется еще шлак, а из верхней части печи выходит доменный (колошниковый) газ. [c.394]

Горение углерода происходит у фурм доменной печи при очень высоких температурах—.до 1600—1800°С — за счет кислорода воздуха или обогащенного кислородом дутья по известным реакциям (2.3) л служит источником получеЕшя окиси углерода и углекислого газа. Окись углерода получается. за счет неполного горения и восстановления углекислоты. Как показывают термодинамические расчеты, реакции восстановления железа не идут до конца и только около 50% всей окиси углерода, образующейся у фурм, превращается [c.45]

Как известно, в горне доменной печи ну воздушном и тем более на обогащенном кислородом дутье развиваются очень высокие температуры, порядка 1550—1800°С. Это обусловливает высокие значения коистаит скоростей реакции окисления, порядка /с = 600 1100 см/сек. С другой стороны, при болыпих размерах металлургического кокса (порядка =40- -80 мм) и больших скоростях дутья режим движения газа характеризуется очень большими числами Ке. Но, несмотря иа большие числа Во, благодаря высоким температурам реакции процесс горения кокса в горне протекает всо жо со значительным диффузионным торможением. Увеличение скорости дутья способствует расширению объема зоны горения. Это видио из формулы (4. 2), так как величпна к, даже учитывая диффузионно(> торможение I конце кислородной зоны, изменяется менее сильно, чом скорость дутья Уо- [c.409]

Существенным фактором, интенсифицирующим процессы горени [ и газификации твердых топлив, в ряде случаев можно считать также скорость потока реагирующих газов. В слоевых процессах скорость горония насколько высока и потребление кислорода в гетерогенных реакциях происходит так быстро и так активно, что длина кислородной зоны измеряется 2—3 диаметрами частиц, причем с повышением расхода дутья интенсивность гореиия углерода пропорционально возрастает (см. рис. 31). Практически скорость реагирования твердого топлпва в слое лимитируется только скоростью дутья и, следовательно, устойчивостью слоя кусков. Горение кокса в доменной печи, как известно, протекает при высоких темиературах (1600—2000°), и поэтому скорость процесса в основном оиределяется скоростью молярной диффузии, которая в свою очередь определяется скоростью дутья. Огромные скорости реакции твердых топлив, помимо благоприятных температурных условий, обеспечиваются высокими относительными скоростями между газом и частицами топлива. Высокие скорости обтекания газом кусков топлива, наряду с непрерывным подводом кнслорода к реакционной поверхиости, способствуют и отводу продуктов сгорания, в том числе и таких, как окись углерода, оказывающая тормозящее действие на горение углерода, и тем самым интенсифицируют слоевой процесс. Пределом скорости реакции в слое является переход в кинетический режим, когда суммарная скорость реакции будет определяться пе скоростью подвода окислителя, а скоростью химической реакцрш. Однако этого предела в кислородной зоне обычно достигнуть не удается, и практически суммарная скорость реакции в слое определяется, как раньше указывалось, такой скоростью подвода реагирующего газа, при которой сохраняется устойчивость залегания кусков топлива в слое. В зависимости от фракционного состава топлива критическая скорость газового потока, при которой теряется устойчивость частиц в слое, характеризуемая данными, приведенными [c.560]

В настоящее время получил промышленное примеиегше метод газификации твердых топлив под высоким давлением, внедряется способ сжигания топлив под давлением в камерах горения газовых турбин большинство доменных печей, являющихся одновременно генераторами воздушного газа, работают с повышенным давлением на колошнике. В связи с этим изучение влияния давления на равновесие реакций горения и газификации имеет не только теоретическое, ио и практическое значение. [c.23]

В присутствии катализаторов теплонеустойчивой становится также и окись углерода. Катализатором, способствующим распаду окиси углерода по реакции 2С0 —> СО2+ С, является железо. Разложение СО с выделением сажистого углерода происходит с заметными скоростями в интервале 300—900° С. При температурах ниже 300° С скорость реакции мала по кинетическим причинам. При температурах выше 900° С эта реакция практически не идет по условиям химического равновесия — при этих температурах существование СОз в равновесной смеси возможно лишь в ничтожных количествах. С явлением распада СО ири нагреве приходится считаться в практике. В доменных печах сажистый углерод, появляющийся вследствие рассматриваемой реакции, откладывается в порах железной руды и в шамотном кирпиче кладки и разрушает их. Нагрев горючих газов, содержащих СО, в стальных рекуператорах может сопровождаться загрязнением поверхностей нагрева сажистым углеродом. [c.29]

Почт11 бесконечное разнообразие методов испытания реакционной способности кокса объясняется разнообразием частных требований к этому определению, которые интересовали исследователя. Предварительный обзор части литерат фы но этому предмету был сделан автором [117]. Метцгер и Пистор [118] и Агде и Шмидт [119] весьма тщательно рассматривали более ранние работы. В общем, все эти методы можно разделить на два класса 1) методы лабораторного масштаба, в которых делаются попытки оценить скорость химической реакции между коксом и некоторыми окисляющими газами 2) методы производственного масштаба, в которых используются крупные доменные печи и кусковой кокс наблюдается скорость горения топлива или состав газов, выделяющихся из слоя, причем и то и другое, как это было показано в другом месте [17, 120], только незначительно зависит от скоростей связанных с ними химических реакций и сильпо зависит от физических условий, в х оторых протекает реакция. Таким образом, термин реакционная способность употреблялся для обозначения двух широко различных свойств кокса в настоящей статье для ясности мы будем ограничиваться применением этого термина для обозначения только испытаний лабораторного масштаба другие же испытания будут здесь обозначаться как методы испытания на горючесть. [c.397]

Кроме того, при сгорании природного газа по реакции (10.85), выход горнового газа увеличивается примерно в 1,7 раза по сравнению с горением углерода кокса. Это приводит при инжекции природного газа к понижению теоретической и фактической температуры горения, к уменьшению количества тепла, поступающего в нижнюю часть печи на единицу выплавляемого чугуна. Фактически процессы, происходящие в нижней части доменной печи, при нанесении воздействий, и, в частности, при инжекции природного газа, носят очень сложный характер. В результате, например, при ступенчатой подаче природного газа это воздействие на тепловое состояние низа печи носит знакопеременный характер. В начальный период времени после ступенчатого увеличения подачи природного газа теплосодержание нижней зоны печи уменьшается за счет отмеченного выше эффекта уменьшения температуры горения. С другой стороны, при неизменном расходе дутья за счет того, что часть кислорода дутья расходуется на сжигание природного газа, снижается интенсивность плавки (производительность печи). Снижается и степень прямого восстановления. Дополнительное количество газов-восстановителей и СО улучшает степень подготовки железорудных материалов в верхней зоне печи. В результате комплексного действия этих факторов ква-зиустановившееся значения температурного потенциала (см. кн. 1) и приращения теплосодержания нижней части печи (так называемый индекс низа печи, или эквивалентное ему содержание кремния в чугуне) принимают при ступенчатом увеличении подачи природного газа положительное значение (по оценкам УПИ и ВНИИМТ коэффициент передачи составляет около 0,017 % Si в чугуне на 1 м природного газа на 1 т чугуна). Этот эффект подтверждается многими исследователями и расчетами, в том числе данными УГТУ-УПИ и ВНИИМТ [10.15, 10.16, 10.25]. [c.356]

Цо характеру газа-восстановителя различают восстановление водородом и окисью углерода. Последняя по сравнению с водородом имеет несколько недостатков, но зато она обладает тем несомненным преимуществом, что наиболее полно воспроизводит условия восстановления в доменной печи, где, как известно, окись углерода является главным восстановителем. Наиболее существенный ее недостаток обусловлен известной, реакцией 2С0 = С02 -С, в результате которой на пробе отлагается углерод в виде сажи. Вследствие этого становится затруднительным судить о восстанов 1мости по уменьшению веса навески. Далее, в результате этой же реакции образуется еще некоторое количество углекислоты, помимо образовавшейся за счет восстановления окислов железа. Понятно поэтому, что величина восстановимости, определенная по составу газа, оказывается в таком случае несколько повышенной. [c.63]

В предположении, что выходящие из печи газы находятся в равновесии, получим /( = 0,262/0,13 = 0,52. Измерения Реда и Вила [J. hem. So ., 97, 2178 (1910)] показали, что при 580°С константа равновесия К действительно имеет такое значение. Средняя температура в зоне реакции доменной печи находится в пределах 550—60()°С. Это показывает, что увеличение размеров печи соверщенно бессмысленно. Количество выходящего из печи СС может быть уменьшено, если снизить температуру печи, однако при этом скорость реакции будет настолько мала, что процесс станет экономически невыгодным. [c.180]