ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая картина концентрационных полей в доменной печи и их анализ из "Топливо Кн2" Поля концентраций сложнее, т.е. состоят из полей всех трех типов элементарных противотоков. Причем закономерности изменения концентраций (рис. 10.10) в верхней части доменной печи (в верхней ступени теплообмена и в зоне умеренных температур) можно распространить на большинство других шахтных печей. [c.302] В объемах верхней ступени теплообмена и зоны умеренных температур реакция СО + С - 2 СО практически не идет. На этом основании ход накопления СО можно описать как результат развития только реакции непрямого восстановления оксидов железа, так как в современных условиях карбонаты в шихте практически отсутствуют. [c.302] Этот процесс характеризуется одним коэффициентом массообмена — коэффициентом скорости восстановления. [c.302] Для полей СО и СО точнее называть этот параметр коэффициентом скорости накопления СО , который, строго говоря, является функцией температуры. Но в данном случае, поскольку в резервной зоне температура почти постоянна, а в верхней ступени теплообмена реакция только начинается, его можно принимать таким, как для резервной зоны, т.е. примерно для 850 °С. [c.302] Для потока газа все предыдущие рассуждения об элементарных типах противотоков остаются в силе. [c.302] На рис. 10.10, а кривая I показывает изменение температуры по высоте доменной печи, кривая 2 — тот теоретический максимум, выше которого фактическая концентрация диоксида угаерода на данном горизонте подняться не может, кривая 3 представляет фактическую концентрацию СО по высоте доменной печи при выплавке передельного чугуна. На первом участке, непосредственно следующем за фурменными очагами, нарастание концентрации диоксида угаерода в газе протекает сначала очень медленно, увеличиваясь только к области умеренных температур, в которую газ входит с концентрацией на величину Д, ниже, чем это возможно по условиям равновесия. [c.303] В области умеренных температур концентрационный потенциал продолжает гаситься, и так как теоретический потолок остается неизменным, то разница уменьшается, и в конце области умеренных температур достигает значения, близкого к нулю. [c.303] На рис. 10.10 видно, что ход погашения концентрационного потенциала идет примерно таким же образом, как и ход погашения температурного потенциала. Надо заметить, что выравнивание концентрационного потенциала проходит с некоторым опозданием по сравнению с температурным потенциалом. [c.303] В верхней части зоны умеренных температур должна заметно снижаться интенсивность восстановительных процессов, т.е. возникать своеобразная холостая высота по восстановлению Я. Ее наличие свидетельствует о резервах производительности доменной печи, что в настоящее время бывает уже не так часто. [c.303] На рис. 10.10, б представлена картина хода восстановления при предельно холодной шахте (например, в условиях рудного гребня). Как видно, в этом случае недостаток температуры, т.е. кинетических условий, в некоторой степени компенсируется лучшей компоновкой по высоте концентрационного потенциала. [c.303] На кривой скорости накопления диоксида углерода по высоте доменной печи наблюдаются два максимума один внизу, другой вверху. Величина нижнего максимума несравненно выше, чем верхнего, что, бесспорно, указывает на исключительно интенсивное накопление диоксида угаерода не в верхних, а в нижних горизонтах доменной печи. [c.303] За последние годы в связи с существенным усовершенствованием доменного процесса и более холодным ходом шахты оба максимума постепенно сближаются, т.е. между ними исчезает глубокая впадина. [c.303] До исследований М. А. Павлова многие считали, что в нижней зоне теплообмена при 950-1000 °С скорость реакции окисления углерода диоксидом настолько велика, что диоксид угаерода, образовавшийся от восстановления руды оксидом угаерода, должен полностью переходить в газовую фазу, т.е. состав газовой смеси при температурах свыше 950 °С регулируется в доменной печи исключительно условиями равновесия с угаеродом, а не с FeO. [c.303] Диоксид угаерода в газах исчезает и образуется в результате реакций СО + С 2СО FeO + СО Fe + СО . [c.304] Первая из этих реакций уничтожает диоксид угаерода, а вторая восполняет убыль диоксида угаерода, пополняя им газовую фазу. Следовательно, в доменной печи состав газовой фазы определяется не только условиями равновесия этих реакций, но и их кинетическими характеристиками. [c.304] Надо иметь в виду, что обе эти реакции протекают, вероятно, в диффузионной области, и трудно ожидать, чтобы их итоговые скорости существенно отличались одна от другой. По всей вероятности, скорости протекания этих реакций одного порядка. Таким образом, становится вполне закономерным наличие значительных количеств СО в газовой фазе даже при самых высоких температурах. Более подробное исследование этого вопроса привело к выводу, что большее, чем полагается по равновесию с угаеродом, содержание диоксида угаерода наблюдается при температурах, превышающих 700-800 °С, а меньшее — ниже 700-800 °С. Это явление закономерно и может быть обьяснено элементарным анализом физико-химической стороны процесса. [c.304] Вернуться к основной статье