Вдувание природного газа в горн печи

Вдувание природного газа существенно меняет характеристики от­дельных явлений доменной плавки и прежде всего тепловые и газоди­намические условия работы печи.

При горении углерода метана и других углеводородов на 1 кг С, сгорающего до оксида углерода, выделяется зна­чительно меньше тепла, чем при горении углерода кокса. Это объясняет­ся существенной затратой тепла на разложение углеводородов.

Учитывают также, что природный газ подается в доменную печь холодным, так как при нагреве природного газа свыше 500—600 °С протекает реакция его пиролиза с разложением на водород и сажи­стый углерод. Последний осаждается в газопроводах, затрудняя дви­жение газа. Таким образом, при замене углерода кокса углеродом при­родного газа приток тепла в доменную печь снижается. Это является первым следствием использования комбинированного дутья.

где — доля кислорода в сухом дутье.

При использовании атмосферного воздуха ( = 0,21) коэффици­ент при азоте N2 =1,88. Тогда при горении единицы углерода природного газа в горне образуется 4,88 моля газа, а при го­рении углерода кокса — 2,88. Таким образом, вторым следствием вду­вания природного газа является то, что в горне образуется больше газа по сравнению с обычной технологией.

Снижение прихода тепла в горне печи и рост количества газа в гор­не вызывают снижение температуры в горне (на 3—4 °С/м³ природно­го газа). Это — третье следствие вдувания природного газа.

Увеличение количества газов, приходящихся на единицу сгорающего на фурмах углерода, должно вызывать снижение интенсивности плавки по коксу.

Кроме того, снижение расхода кокса вызывает уменьшение порозности шихты, а следовательно, и повышение сопротивления ее проходу газа.

При вдувании природного газа в горновом газе значительно увели­чивается содержание водорода, что снижает вязкость и плотность га­за. Это позволяет несколько повысить скорость газа в печи, не увели­чивая перепада давления газа в печи.

Каждый 1% водорода газа вызывает рост интенсивности плавки на 0,5%. Поэтому расчеты по формуле (4.329) дают завышенные по срав­нению с полученными на практике значения снижения интенсивно­сти плавки (рис. 4.107). Некоторое снижение интенсивности плавки компенсируется ростом рудной нагрузки на кокс, в результате чего производительность печи при плавке на природном газе не только не ]уменьшалась, но, напротив, даже несколько увеличивалась. Это — чет­вертое следствие использования природного газа в печи.

Практические данные показали, что степень использования моно­оксида углерода при вдувании природного газа по сравнению с обыч­ной технологией меняется мало. В связи с этим можно предположить, что изменение степени непрямого восстановления происходит в результате восстановительной работы водорода.

Итак, пятым следствием использования природного газа является снижение степени прямого восстановления. Эффективность использо­вания природного газа связана с величинами степеней использования химической энергии монооксида углерода и водорода. Зависимость степеней использования монооксида углерода и водорода от количе­ства вдуваемого природного газа на различных доменных печах про­является по-разному. Несмотря на то что с ростом количества газа-восстановителя степень его использования должна испытывать тен­денцию к снижению, в ряде случаев наблюдали обратную картину, что объясняют совершенствованием газораспределения в печи и другими технологическими обстоятельствами.

Заметное влияние использование углеводородов оказывает на теп­лообмен в доменной печи. Прежде всего снижается отношение что вызывает повышение температуры колошникового газа. Это — шестое следствие вдувания углеводородов в доменные печи.

Вдувание природного газа вызывает уменьшение суммарного коэффициента теплоотдачи в нижней части печи (из-за снижения температуры фурменных очагов) и его увеличение в верхней. Таким образом, вдувание природного газа приводит к выравниванию интен­сивности процессов теплопередачи по высоте печи. В нижней, наиболее напряженной с точки зрения теплообмена зоне она снижается, в верх­ней возрастает. Это седьмое следствие вдувания природного газа в горн печи. Снижение прихода тепла в горн и уменьшение температур в горне должно увеличивать размеры окислительной зоны, что благоприятно скажется на сходе материалов. Это — восьмое следствие вдувания природного газа.

Вдувание природного газа в горн имеет следствием некоторое уменьшение химического нагрева чугуна из-за снижения в нем содержа­ния трудновосстановимых элементов, в первую очередь кремния. Однако фи­зический нагрев чугуна при этом меняется мало. Это — девятое следствие вдувания природного газа. Оценка воздействия вдувания природного газа в горн приводит к выводам:

1. Достигается экономия кокса

2. Снижение интенсивности плавки должно привести к умень­шению производительности печи, однако этого не происходит из-за роста рудной нагрузки на кокс. В результате имеют даже некоторое (небольшое) увеличение произво­дительности.

3. Количество вдуваемого в печь природного газа ограничивается двумя факторами: нарушением га­зодинамических условий в печи и снижением температуры горна.