Горение твердого топлива в агломерируемом слое
Агломерационный процесс начинается с технологической операции «зажигание», цель которой нагреть верхний слой до температуры 1220-1230°С. Это обеспечит воспламенение твердого топлива (600-700°С) и развитие его горения в слое агломерационной шихты за счёт просасываемого через слой воздуха. В результате осуществляется перенос теплоты, аккумулированной поверхностным слоем шихты, в расположенные ниже слои материала.
Горение коксовой мелочи при агломерации протекает в узкой по высоте зоне. Высота зоны горения зависит главным образом от крупности твердого топлива, в основном коксика и антрацитового штыба. Её толщина может изменяться от 10 мм (при размере частиц менее 1 мм) до 40 мм (при размере частиц менее 10 мм).
Образующуюся в процессе агломерации тепловую энергию можно разделить на две части: тепловую энергию, затрачиваемую на процесс спекания шихты данного элементарного слоя и теплоту, непрерывно перемещающуюся по высоте слоя в виде тепловой волны. Эту теплоту принято называть регенерированной теплотой.
При просасывании нагретого воздуха через шихту без топлива в соответствии с закономерностями конвективного теплообмена между газом и шихтой происходит распределение теплоты на всё большую толщину слоя и обусловленное этим в отсутствие твердого топлива снижение максимальных температур на каждом последующем горизонте слоя (рис. 4.6).
Рис. 4.6 Изменение температуры массы хромомагнезита (5-3 мм), не содержащего твердого топлива, при различной продолжительности выдержки под горном: а - 0,75 мин; 6—1,5 мин; в - 2,25 мин; г - 3,0 мин; д - 3,75 мин; 1 - расстояние от поверхности слоя 28 мм; 2-63 мм; в - 97 мм; 4 - 164 мм; 5 - 194 мм |
Поэтому даже если поверхность слоя шихты нагрета до температур спекания в расположенных ниже слоях железорудного материала агломерат не формируется.
Агломерация возможна только при добавке к рудному материалу определенного количества твердого топлива. Выделяющаяся при горении этого топлива теплота позволит сохранить на каждом горизонте температуры, необходимые для получения агломерата. Добавка твердого топлива повышает максимальные температуры на всех горизонтах слоя (рис. 4.7).
Рис. 4.7 Изменение максимальных температур по толщине слоя хромомагнезита (5-3 мм) с добавкой 1,1% С в зависимости от продолжительности зажигания, расход воздуха 1,08 м3/(м2- сек): 1 - продолжительность зажигания 0,75 мин; 2-1,5 мин; 3-2,25 мин; 4-3,0 мин; 5-3,75 мин |
При изучении горения топлива в процессе агломерации наибольший интерес для специалистов-агломератчиков представляют следующие параметры: температура воспламенения топлива; время горения топливных частиц; состав образующейся газовой фазы; количество выделяемой теплоты.
В качестве агломерационного топлива используется измельчённый кокс (0-3 мм), горючая часть которого состоит из углерода (более 80%) и антрацитовый штыб. Твёрдое топливо не должно содержать летучих веществ более 9%.