title-icon
Яндекс.Метрика
» » Обмен тепла между газами и шихтой

Обмен тепла между газами и шихтой

Газы в доменной печи движутся в толще шихты навстречу опускающимся плавильным материалам. Здесь осуществляется принцип противотока и возможность тесного контакта между шихтой и газами. Таким образом, в доменной печи имеются необходимые предпосылки для максимального использования тепловой энергии газов.
Однако температура отходящих колошниковых газов обычно (исключая случаи работы на очень влажных рудах) превышает оптимальный уровень. Следует отметить, что повышение высоты дает возможность лишь немного снизить температуру колошниковых газов, как это можно видеть на примере, приведенном М.А. Павловым из опыта прошлого столетия. На рис. 99 показано распределение температур по высоте в двух доменных печах Кливленда (слева малая печь высотой 14,3 м и объемом 170 м3 и справа более крупная печь высотой 24,4 м и объемом 440 м3).

В малой печи перед выходом из столба шихты газы имели температуру 399° С, в более высокой — 336° С; таким образом, увеличение высоты на 10 м понизило температуру колошниковых газов на 63°С. Это объясняется тем, что в верхних горизонтах доменной печи протекают процессы, при которых выделяется тепло, что и ограничивает понижение температуры колошниковых газов при увеличении высоты печей.
В последнее время появились интересные работы Б.И. Китаева; он установил, что количество тепла, которое газ должен отдать материалам для повышения их температуры на 1° С, в различных горизонтах печи не одинаково; другими словами, отношение водяных чисел потока газа и потока материалов меняется по высоте печи.
Как известно, водяным числом потока называется произведение расхода (например, м3/час) на теплоемкость единицы расхода (например, ккал/м3*°С), т. е.
w = g*c ккал/час °С

Б.И. Китаев показал, что в нижней части печи wг (водяное число газового потока) меньше wш (водяное число шихты), в то время как в средней части печи при температурах 1100°C и ниже wг > wш. В соответствии с этим в нижней части печи газ довольно быстро охлаждается почти до температуры материалов. В дальнейшем вследствие уменьшения разности температур между газом и материалами теплообмен замедляется.
Поскольку процессы косвенного восстановления, происходящие в верхних горизонтах печи, идут с небольшим выделением тепла, теплообмен между газами и шихтой сильно замедляется и температура газа не понижается. Таким образом, к самым верхним горизонтам столба шихты газ подходит с довольно высокой температурой, разность температур между газом и материалом заметно увеличивается, отношение водяных чисел изменяется и снова начинает происходить интенсивный теплообмен между газами и шихтой.
Из сказанного следует, что в доменной печи имеется значительная область по высоте, почти не участвующая в теплообмене. В связи с этим некоторые металлурги считают возможным и целесообразным идти на значительное снижение высоты доменной печи. Однако эта точка зрения ошибочна. Высота доменной печи необходима для обеспечения надлежащего развития процессов косвенного восстановления. Кроме того, нужно соблюдать известную пропорциональность между поперечными размерами и высотой, иначе неравномерность работы печи по сечению увеличится настолько, что доменная печь вообще не сможет нормально работать.

title-icon Подобные новости