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

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

Потеря напора, или перепад давления газов, Δр в работающей доменной печи определяется разностью давлений дутья р_ф, поступающего в горн, и газа р_к на колошнике:

Δр = р_ф - р_к.

Потеря напора газов при движении их через слой сыпучего материала зависит от скорости движения и плотности газов, высоты слоя и его газопроницаемости и может быть определена по формуле:

,

где Δр – потеря напора газа, кГ/м²;

f – коэффициент сопротивления слоя, зависящий от режима движения газа (турбулентный или ламинарный);

γ – действительная (при данных температуре и давлении) плотность газа, кг/м³;

g – ускорение силы тяжести, м/сек²;

Н – высота слоя, м;

ω – действительная скорость газа в слое, м/сек;

d_экв – эквивалентный диаметр каналов в слое между частицами сыпучего материала, определяемый из выражения:

,

где ∑– объем пустот в единице объема слоя (порозность), м³/м³;

S - поверхность частиц в единице объема, м²/м³.

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. Эффективным средством 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). Различные режимы движения возникают из-за перераспределения газового потока при изменении количества дутья. С увеличением количества дутья газовый поток становится более равномерным вследствие выравнивания скоростей движения газа по сечению печи. Уменьшение количества дутья приводит к резкому возрастанию периферийного потока газов.

Формула не учитывает процессов плавления материалов в доменной печи.

Изменение потери напора газов по высоте печи в идеальном случае должно быть равномерным, т.е. потеря напора на единицу высоты столба шихты должна быть постоянной. Однако изменение потери напора по высоте печи бывает различным. Оно зависит от гидравлического сопротивления соответствующего участка столба шихтовых материалов. В связи с этим при оценке газопроницаемости шихты в печи введено понятие определяющей зоны, т.е. участка столба шихты с наиболее высоким сопротивлением, определяющим возможность форсирования хода печи увеличением количества дутья.