0,92 кг/м 3). Проте фактична економія тепла і коксу виявилася значно менше очікуваної.
Причину цього явища слід шукати в неповноті окислення вуглеводнів в фурмених вогнищах, в результаті чого частина їх потрапляє в відновну область печі, де піддається піролізу з утворенням водню і сажисті вуглецю. Зіставимо результати двох процесів - окислення і піролізу.
Окислення металу в фурмені вогнищі відбувається за схемою, результат якої виражається рівнянням:
СН 4 + 0,5о 2=СО + 2Н 2 + 35,5 кДж
Початкове і кінцеве стан процесу піролізу метану виражається рівнянням:
СН 4=??С + 2Н 2 - 75 кДж
При окисленні в фурмені вогнищі 1 м 3 метану в відновну зону потрапляє 2 м 3 водню і 1 м 3 оксиду вуглецю, а позитивний тепловий ефект перетворення (35,5/22,4=1,585 кДж/м 3) реалізується в межах фурмені вогнища.
У разі потрапляння 1 м 3 метану в відновну зону околофурменного простору утворюється 2 м 3 водню і відбувається поглащение тепла за межею окисної зони (75/22,4=3, 35 кДж/м 3).
При цьому кисень дуття, що не оксиду вуглецю метану, витрачається на окислення вуглецю коксу:
З + 0,5о 2=СО + 110,5 кДж
Це дозволяє отримати в області відновлення матеріалів приблизно однаковий ефект і відповідно однакове зниження теплопотребності шихти. Однак перебіг процесів у горні істотно різний. У разі окислення метану, всі продукти окислення виділяються в окислювальному вогнищі, знижуючи його середню температуру і нерівномірність температурв обсязі вогнища, що сприяє стабілізації ходу процесу. Зменшенням теплопотребності шихти, прийдешньої в горн, призводить до економії коксу, пропорційної величині зниження теплопотребності.
У разі піролізу метану, в окислювальному зоні виділяється лише 1/3 продуктів горіння з великим виділенням тепла по реакції 1.3, що призводить до підвищення середньої температури і нерівномірності температур в обсязі вогнища горіння. Одночасно в околофурменном просторі поглинається велика кількість тепла з реакції 1.2 і виділяється сажистий вуглець. При цьому перевитрата вуглецю коксу, замісник вуглець метану в окислювальному зоні по реакції 1.3, знижує економію від зменшення теплопотребності шихти на величину 12/22,4 кг/м 3 СН 4, що в перерахунку на кокс становить не менше 0,6 кг/м 3.
Таким чином, якщо коефіцієнт заміни коксу природним газом при окисленні вуглеводнів в осередку горіння становить 0,9 кг/м 3, то у випадку піролізу він складе 0,9-0,6=0,3 кг/м 3. Такий коефіцієнт заміни повинен бути отриманий при повному виносі сажисті вуглецю з печі і незначний вплив його на перебіг процесів. Це може мати місце при винесенні сажі в колошник з периферійним газовим потоком або виносі з газом і продуктами плавки через леточная отвори.
Наявність умов для піролізу природного газу в фурменій зоні доменної печі встановлено теоретично і доведено експериментально співробітниками ДонНДІчормет. Основним чинником, що визначає ці умови, є характер введення природного газу в потік дуття. За тисячні частки секунди, протягом яких газоповітряна суміш знаходиться в фурме, займання може відбутися в сумішах з температурою вище 1000 ° С. Це означає, що при температурі дуття 1100-1200 ° С в фурме можуть розпалиться суміші, що містять до 5-6% природного газу. Такі суміші утворюються лише на вузькій кордоні струменя природного газу та дуття. У ядрі струменя природного газу, яке завжди зберігається і в якому міститься основна маса газу, температура недостатня для запалення. Оскільки істотне збільшення поверхні контакту струменя природного газу та потоку дуття скрутно, а з точки зору стійкості фурми і тепловтрат недоцільно, основним завданням, яке слід, вирішувати при виборі способу введення природного газу в потік дуття, є підготовка струменя газу до взаємодії з окислювачами за межами фурми.
Існуючі на підприємствах способи введення ПГ в фурмені прилад при всій різноманітності конструкцій принципово не відрізняються один від одного і є периферійними. Вони незадовільно вирішують цю задачу. При виході їх фурми периферійні, найбільш холодні шари природного газу можуть відокремлюватися від потоку окислювача раніше, ніж прогріються до необхідної температури. В результаті цього частина газу піддається піролізу в околофурменном просторі печі. Оскільки периферійний характер руху природного газу в фурме зберігається при будь-яких витратах, то очевидно, що, чим більше подається газу, тим товщі непрогрітий шар його у периферії виходить з фурми потоку і тим імовірніше відшарування НЕ окислених вуглеводнів від потоку з подальшим їх піролізом, внаслідок якого в околофурменном просторі виділяється сажа і поглинається тепло, а в окислюв...
