2.4 Реакции вблизи фурменной зоны доменной печи

Доменная печь представляет собой агрегат шахтного типа, в который сверху загружают железорудные и шлакообразующие материалы, а также топливо, которым является кокс. Опускаясь в нижнюю часть доменной печи, кокс постепенно нагревается до температур близких к 1500^оС. Через расположенные в нижней части доменной печи фурмы в печь подается дутье, которое в простейшем случае представляет собой воздух, предварительно нагретый до температур 800 – 1000^оС. В результате горения кокса перед фурмами доменной печи развиваются температуры свыше 2000^оС.

При таких температурах горение кокса перед фурмами протекает преимущественно по реакции

которая при наличии в газовой фазе избытка кислорода сопровождается реакцией

В результате протекания этих реакций в непосредственной близости от фурм в газовой фазе быстро уменьшается концентрация кислорода и увеличивается содержание СО₂. Так как обе реакции являются экзотермическими, для этой зоны характерны наиболее высокие температуры (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Зависимость состава газовой фазы и температуры в слое горящего углерода от расстояния от места ввода кислорода

После практически полного использования кислорода на некотором расстоянии от фурм получает развитие эндотермическая реакция

в результате протекания которой температура газов несколько понижается. При высоких температурах эта реакция необратимо протекает в направлении образования СО. Поэтому конечным продуктом горения является газ, состоящий из азота и оксида углерода.

Если газ увлажнен, газификация углерода частично протекает также в результате взаимодействия с водяным паром по реакции

При этом продуктом горения является смесь из азота, СО и Н₂, которую принято называть горновым газом.

2.4 Реакции вблизи фурменной зоны доменной печи