Обогащение дутья кислородом

При обогащении дутья кислородом изменяются следующие параметры (рисунок 8.1)

1. Уменьшается расход дутья на единицу сжигаемого у фурм углерода, так как при повышении содержания кислорода в дутье соответственно уменьшается содержание азота, т. е. отношение N₂/O₂ в дутье уменьшается.

2. Уменьшается количество горнового газа на единицу сжигаемого у фурм углерода вследствие уменьшения содержания азота в дутье.

3. Повышается концентрация СО в горновом газе вследствие уменьшения разбавления его азотом.

4. Значительно возрастает температура в зоне горения, так как уменьшается объем образующихся газов.

Перечисленные изменения параметров горения углерода у фурм при обогащении дутья кислородом вызывают как положительные, так и отрицательные изменения в ходе доменного процесса и его тепловом балансе.

При обогащении дутья кислородом снижается перепад давления газов между горном и колошником вследствие уменьшения выхода горнового газа на единицу сжигаемого углерода и скорости движения газов в столбе шихтовых материалов. Это позволяет увеличить расход дутья в единицу времени, т. е. увеличить количество сжигаемого в единицу времени кокса и соответственно повысить производительность печи.

Содержание О₂ в дутье, %

Рисунок 8.1 - Изменение некоторых параметров процесса при обогащении дутья кислородом

Однако при обогащении дутья кислородом, особенно при выплавке передельного чугуна, уменьшение перепада давления газа не пропорционально уменьшению выхода горнового газа. По мере увеличения содержания кислорода в дутье перепад снижается на меньшую величину, чем выход горнового газа, а значит и степень форсирования хода печи дутьем с увеличением содержания кислорода уменьшается.

Причиной ухудшения газодинамики является резкое повышение температуры в зоне горения, вызывающее увеличение объема газов в сократившемся объеме окислительной зоны. Кроме того, при температуре около 2000° С интенсивно идет процесс возгонки моноокиси кремния SiO, которая конденсируется в зонах с температурой ниже 1900° С в виде тонкодисперсных частиц, уменьшающих газопроницаемость шихты. Перечисленные причины вызывают тугой ход печи при выплавке передельного чугуна уже при повышении содержания кислорода в дутье на 2–3%, если оно не сопровождается мерами, понижающими температуру в зоне горения.

Повышение концентрации окиси углерода в газе увеличивает непрямое восстановление, соответственно уменьшая расход тепла на ПВ при условии, если будет обеспечено достаточное количество газов и их рациональное распределение.

Уменьшение количества горнового газа и повышение его температуры изменяют условия теплообмена так, что тепло от газов к шихте очень интенсивно передается в нижней части печи. В верхние зоны печи газ приходит с более низкой температурой, чем при обычном дутье.

Меньшее количество колошникового газа и более низкая его температура уменьшают количество уносимого с газом из печи тепла, способствуя экономии кокса. Наконец, увеличение производительности печи при обогащении дутья кислородом уменьшает потери тепла в расчете на единицу чугуна.

Наибольший эффект от кислородного дутья там, где выше развита степень прямого восстановления, ниже температура дутья и выше температура колошника, т.е.при выплавке доменных ферросплавов.

Уменьшение количества и понижение температуры колошникового газа, а также уменьшение потерь тепла с охлаждающей водой и в атмосферу в расчете на единицу сплава вследствие повышения производительности дают значительную экономию кокса.