Файл: Кудрявцев, В. С. Металлизованные окатыши.pdf

шающий наблюдаемую по термопарам температуру газа в печи. Это косвенно подтверждает существование на­ грева шихты горящим углем за счет непосредственного контакта.

Удельная производительность печи определяется ко­ личеством тепла, переданного единице поверхности пере­ сыпающегося слоя, в единицу времени. В камерных ко­ тельных топках с сухим шлакоудалением и в нагрева­ тельных печах величина объемного теплового напряже­ ния равна 836 тыс. кДж /(м3-ч) [78]. Пересчет этой по­ стоянной величины на 1 м2 поверхности пересыпающего­ ся слоя дает переменные значения тепловых напряжений для трубчатых печей различного диаметра:

В печи с внутренним диаметром 0,75 м при работе на рудо-угольных окатышах максимальное тепловое напря­ жение было выше, чем в камерной топке такого же раз­ мера, и достигало 1172 тыс. кДж/ (м2-ч).

В печах 110X4,6 и 21X3,6 м на кусковой руде и безуглеродистых окатышах они достигали 1381 тыс. кДж /(м2-ч). Превышение этих величин приводит к пере­ греву шихты и образованию прочных настылей. Следо­ вательно, производительность крупных трубчатых печей (диаметром 3 м и больше) определяется не возможно­ стью объемного тепловыделения, а интенсивностью по­ глощения тепла слоем.

Исходя из геометрических соотношений объема ци­ линдра и площади секущей поверхности, параллельной его оси, нетрудно установить, что объемный показатель производительности печи с ростом ее диаметра изменя­ ется в большей мере, чем поверхностный.

В связи с этим промышленная печь, спроектирован­ ная по объемному показателю, определенному в опытах на лабораторной печи, будет иметь производительность, сильно заниженную против расчетной. Применение по­ верхностного показателя позволяет избежать такой ошибки. Фактическая производительность -промышлен­ ной печи будет несколько выше расчетной, так как этот показатель повышается при увеличении размеров печи

(рис. 68).

94

Для цементных печей подобные соображения выска­ заны Г. Гиги [79]. В работе [14] предлагается пользо­ ваться двумя показателями. Поверхностным показателем для зоны нагрева и объемным (по отношению к шихте) для зоны .восстановления, однако для расчета произво­ дительности печи и в этом случае нужно знать теплопоглощение поверхности слоя обеих зон. В связи с из­ ложенным, авторами применяются поверхностные пока­ затели теплообмена и производительности.

Площадь поверхности пересыпающегося слоя зависит

ему размер хорды — линии пересечения плоскостей по­ верхности шихты и вертикального сечения печи. Для коэффициента заполнения 12% эта хорда равна 0,7 Da. Произведение хорды и длины печи дает площадь по­ верхности пересыпающегося слоя.

Анализ поглощения тепла по длине іпечи, работаю­ щей на холодных материалах, показал, что потребление тепла шихтой на восстановление окислов железа начи­ нается примерно с половины печи и на расстоянии чет­

95

верти ее длины от разгрузочного конца имеет максимум, достигающий величины 924 М Дж /(м2-ч), одинаковой для печей 21X3,6 и 110X4,6 м (рис. 69). Увеличение производительности, по-видимому, можно достичь путем расширения участка интенсивной теплопередачи за счет ■подачи в трубчатую печь шихтовых материалов, нагретых до температуры реакции и подвода требуемого количе­ ства тепла в загрузочную часть печи.

Т а б л и ц а 14

РАСХОД ТЕПЛА, УДЕЛЬНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И КОЛИЧЕСТВО

ОБРАЗУЮЩИХСЯ ГАЗОВ НА 1 Т МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЖЕЛЕЗА ПРИ РАБОТЕ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧИ

96

Расчеты показывают (табл. 14), что тепла от сжига­ ния выделяющейся в процессе «металлизации окиси угле­ рода достаточно для восстановления окислов железа и для нагрева железа, пустой породы и отходящих газов до 1000°С. Следовательно, управление тепловым режи­ мом печи можно производить путем регулирования по­ дачи .воздуха по ее длине. Однако даже в случае опти­ мального подвода тепла поддержание постоянного мак­ симального уровня теплопередачи по ее длине, по-види­ мому, будет невозможно без изменения времени пребы­ вания шихты в печи, так как с повышением степени металлизации окатышей снижается скорость восстанов­ ления, а следовательно, и интенсивность теплопотребления слоем.

Зависимость скорости металлизации от ее степени (см. рис. 50) определяет теплопотребление по длине трубчатой печи и показывает, что средний коэффициент теплопотребления составляет при работе на шихте, наг­ ретой до 1000°С (рис. 69, кривая 3), околев 70% от мак­ симального, что примерно в два раза больше, чем при восстановлении холодной шихты. Это подтверждается исследованиями авторов, которые показали, что нагрев только окатышей до 800°С повысил производительность печи примерно в 1,5 раза.

Производительность трубчатой печи может быть уве­ личена предварительной металлизацией рудо-угольной шихты (например, в конвейерной печи). Однако скорость восстановления такой шихты в несколько раз ниже ско­ рости восстановления окисленных окатышей, что пока­ зано как лабораторными [24], так и полупромышленны­ ми исследованиями. Чтобы сохранить количество тепла, передаваемого единице площади пересыпающегося слоя, на уровне, достигнутом при восстановлении горячих окисленных окатышей, т. е. чтобы сохранить производи­ тельность печи по восстановленному в ней железу при довосстановлении окатышей, металлизованных в кон­ вейерной печи, движение шихты по длине печи должно быть более медленным, а перемешивание шихты более интенсивным, чем в предыдущем случае. Этого можно

удельная производительность трубчатой печи в зависи­ мости от степени подготовки шихты (табл. 14), которая

97

менение таких окатышей позволило бы увеличить произ-

Рис. 70. Влияние удельной производительности трубчатой печи (по восстановленному железу) на удельный расход тепла:

т. е. примерно в 5 раз, однако расчетного увеличения производительности достигнуто не было из-за низкого коэффициента заполнения (10%) опытной печи.

С повышением удельной производительности расход тепла снижается (рис. 70), причем для восстановителей

98