Файл: Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна..pdf

частиц оказывает содержание золы: при увеличении ее содержания в 2 раза продолжительность горения возраста­ ет в 1, 2 раза.

Рис. 6. Графики зависимости времени воспламенения и выго­ рания коксового остатка, общего времени горения частиц тощего угля от их диаметра для различных температур газовой фазы.

Количество угольной пыли, сгорающей в кислородной зоне. Полнота сгорания угля в фурменной зоне определя­ ется временем его пребывания в кислородной зоне. Прини­ мая, что горение протекает в кинетической области при достаточном количестве кислорода для горения каждой

36

где k — константа скорости реакции горения углерода, под­ считывается по формуле

пыли. Учитывая зависимость размера частиц х от помола ЯЛ 75],

от температуры газов и начальной концентрации кислорода:

37

k[-

и температура по длине факела.

Эти данные удовлетворительно согласуются с результа­ тами расчетов, выполненных по эмпирическим формулам В. Н. Бабия и И. П. Ивановой [5, 28] и К. Хеддена [83]. Таким образом, для полного сгорания угольной пыли необ­ ходимо, чтобы она по своему гранулометрическому составу приближалась к монодисперсной с размером частиц менее

30 мкм.

Несгоревшие частицы угольной пыли могут газифици­ роваться, вступая в реакцию Будуара С02 + С -> 2СО. Причем, в связи с большой поверхностью частиц и более высокой, чем до вдувания угольной пыли, температурой газовой фазы, частицы угольной пыли будут, по-видимому, активнее, чем кокс, вступать в реакцию восстановления углекислоты. Однако, как показывают исследования [26], скорость реакции восстановления углекислоты в 5—10 раз меньше скорости окисления углерода. Поэтому необходи­ мо обеспечить возможно более полное сжигание угля в кис­ лородной зоне.

Изменение длины окислительной зоны. Процесс горе­ ния угольной пыли в горне доменной печи можно рассмат-

38

ривать, с некоторыми допущениями, как горение уголь­ ной пыли в канале. Тогда скорость расходования кислоро­ да в зависимости от температуры газовой среды [41]

(С индексом 1 обозначены параметры работы печи с вдува­ нием угольной пыли). Подставляя значения константы скорости реакции, получим выражение для расчета от­ носительного изменения длины кислородной зоны при вду­ вании угольной пыли:

тлеЕъ Ег и Ес— энергия активации реакций 2С -f- 0 2-^2С0; С + 0 2-*-С02 и суммарной соответственно. Принимаем Ес = «= 58 000 ккал/моль [41]; Т — температура газовой фазы, р К; R — газовая постоянная.

Таким образом, изменение длины кислородной зоны при вдувании угольной пыли при прочих равных условиях (крупность кусков кокса, его реакционная способность и т. д.) определяется изменениями температуры газовой среды. Так как угольная пыль начинает гореть в фурмен­ ном приборе до входа в углеродный канал, то температура газовой фазы возрастает, а протяженность кислородной зоны сокращается. Результаты расчета относительного из­ менения длины кислородной зоны при вдувании угольной пыли по сравнению с периодом без вдувания приведены на рис. 7.

39

Аналогичные рассуждения можно провести и для изме­ нения длины углекислотной зоны:

[41]; ТЛ, Т[ — температуры газовой среды на входе в угле­ кислотную зону.

Температура разобой фазы, °К

зоне при вдувании угольной пыли увеличивается, -а средняя температура фурменной зоны из-за охлаждающего воз­ действия аэросмеси угольной пыли несколько уменьшает­ ся, температура углекислотной зоны должна уменьшать­ ся по сравнению с периодом без вдувания угольной пыли. Расчеты показывают, что вдувание угольной пыли сопровож­ дается уменьшением длины кислородной и углекислотной зон и, следовательно, общим сокращением длины окисли­ тельной зоны (рис. 8).

Результаты исследований состава газовой фазы в горне доменных печей (рис. 9) при вдувании и без вдувания уголь­ ной пыли подтверждают приведенные теоретические рас­ четы и выводы.

Анализ производственных результатов по изучению го­ рения угольных частиц в горне доменной печи. Как показы- -

40