ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ
54
тенсивность протекания этих реакций влияют температурные условия в печи,
характер газовой атмосферы, состав металла и шлака.
В вагранке твёрдое кусковое топливо горит в слое большой высоты так,
что весь кислород воздуха успевает полностью прореагировать с топливом.
Воздух, поступая в фурмы вагранки с определённой скоростью, проникает на
некоторую глубину шахты, а затем начинает подниматься вверх, всё время
взаимодействуя с углеродом топлива по реакциям
С + 0,5О
2
= СО + 110 964 кДж/моль;
С + О
2
= СО
2
+ 395 052 кДж/моль.
Образовавшаяся СО, при наличии свободного кислорода догорает до СО
2
по реакции СО + 0,5О
2
= СО
2
+ 284 088 кДж/моль.
У поверхности кусков топлива повышается концентрация СО
2
и темпера-
тура газов и, в соответствии с законами физики, СО
2
будет перемещаться в по-
ток газов, где его концентрации мала. Однако частично СО
2
будет взаимодей-
ствовать с раскалённым углеродом топлива по реакции
С + СО
2
= 2СО – 173 124 кДж/моль.
Образовавшаяся СО, вновь догорает до СО
2
, т.е. поток воздуха будет обо-
гащаться СО
2
и обедняться кислородом, расходуемым на процесс горения. Та
зона холостой колоши, где имеется свободный кислород, называется кислород-
ной. Когда основная масса кислорода израсходована, то образовавшаяся на по-
верхности куска раскалённого топлива окись углерода не может догорать и
проникает в поток газов, повышая его концентрацию. Реакция восстановления
требует большого количества теплоты и практически завершается там, где тем-
пература газов падает до 1000
°
С. Зона холостой колоши, где происходит увели-
чение концентрации СО в ваграночных газах, называется редукционной зоной.
Высота кислородной зоны определяется в основном размерами кусков
кокса (поверхностью взаимодействия) и колеблется от шести до восьми диа-
метров кусков при холодном дутье и от четырёх до шести при подогреве возду-
ха до 500
°
С. Изменение расхода воздуха не сказывается на высоте этой зоны.
Редукционная зона располагается практически от кислородной зоны до зоны
плавления. Реакция восстановления СО
2
протекает тем медленнее, чем ниже
температура, и поэтому в зоне плавления, когда газы теряют значительное ко-
личество теплоты на реакцию восстановления СО
2
, на плавление и перегрев
жидкого чугуна, она замедляется. Таким образом, зона плавления определяет
верхнюю границу редукционной зоны. Выше зоны плавления состав газов ме-
няется незначительно до самого загрузочного окна в основном за счёт реакции
диссоциации известняка.
Состав колошниковых газов меняется в зависимости от расхода кокса,
воздуха, способа подвода воздуха, температуры его подогрева, размеров кусков
кокса, его реакционной способности и других факторов. Из табл. 2.2 видно, что
при подогреве воздуха, когда в вагранку вносится большое количество допол-
нительной теплоты и температура газов в зоне холостой колоши значительно
возрастает, реакция восстановления СО
2
протекает быстрее и газ обогащается
