Cocsul și gazul natural sunt combustibili în cuptoarele cu cocs și gaz. Gazul natural este ars în tuneluri situate în jurul circumferinței cuptorului, deasupra tuyerei.
Gazul natural trebuie să fie ars complet, astfel încât numai produsele combustiei complete să intre în puțul cuptorului.
Înălțimea arzătoarelor deasupra tuyerei se alege pe baza faptului că produsele de ardere ies cu 250-300 mm sub nivelul superior al vârfului liber al arborelui arborelui cuptorului. Astfel, dacă în cuptorul cu gaz de cocs se topește fontă cenușie, iar înălțimea gropii libere este, de exemplu, de 1200 mm, atunci axa arzătoarelor trebuie să se afle la 900-950 mm deasupra axei tuyerei. În cazul în care fonta albă este topită în cuptorul cu cocs-gaz, iar înălțimea gropii goale este, de exemplu, de 600 mm, axa arzătoarelor trebuie să fie la 300-350 mm deasupra axei tuyerei. Gazul este ars în arzătoare cu două fire de amestecare internă.
Compoziția gazelor colaterale ale cuptorului cu gaz de cocs diferă de compoziția gazelor colaterale ale cuptorului cu cocs. Gazele colostru ale cuptorului cu gaz de cocs conțin produse de ardere a gazelor naturale. Interacțiunea vaporilor de apă cu cocsul duce la apariția hidrogenului liber, care trebuie luat în considerare la determinarea gradului de completare a arderii combustibilului.
Atunci când se transferă cuptorul de cocs la încălzirea cu gaz de cocs, consumul de cocs scade, ceea ce dă un efect economic.
Topirea în cuptoare cu gaz de cocserie
Utilizarea în comun a cocsului și a gazului în cuptoarele de cocs-gaz face posibilă combinarea parțială a avantajelor cuptoarelor de cocs și de gaz, iar proiectarea unui cuptor de cocs-gaz diferă puțin de cea a unui cuptor de cocs.
Cuptorul prezentat în Fig. 6.1 cuptorul are două rânduri de lanțuri. Una pentru alimentarea cu aer, suprafața lor este de 8-10 % din suprafața arborelui. În plus, există două arzătoare de linie cu camere pentru tuneluri de gaze și un colector pentru alimentarea cu gaze naturale. În consecință, există două cutii tuyere pentru alimentarea separată cu aer a tuyerelor și a arzătoarelor cu gaz. Ambele cutii tuyere pot fi alimentate cu aer fie de la una, fie de la două suflante, prima variantă fiind preferabilă deoarece schema de automatizare a siguranței este simplificată, consumul de energie este redus și suprafața ocupată de suflante este redusă.
În funcție de diametrul arborelui cuptorului și de înălțimea bătătorului de ralanti, arzătoarele sunt amplasate la o distanță de 600-900 mm de axa lăncilor. Pentru a asigura arderea completă a gazelor sunt recomandate următoarele dimensiuni ale tunelurilor de gaze: lungimea L = 6D + 30 mm; diametrul arzătorului D = (2,0 — 2,5) Dс (Dc — diametrul duzei de ieșire).
Dependența temperaturii de supraîncălzire și a productivității cuptorului de consumul specific de gaze naturale are un caracter extrem. În funcție de construcția cuptorului, de încărcătura utilizată și de cocs, precum și de alți factori, randamentul maxim se obține la un anumit consum specific de gaz, 20-25 m 3 pentru 1 tonă de fontă topită. În acest caz, există posibilitatea de a reduce consumul de cocs pentru gropile de lucru cu 25-35 %, de a crește productivitatea cuptorului cu 10 % și de a menține supraîncălzirea fontei brute în aceleași limite ca la cuptorul de cocs înainte de transferul acesteia la cuptorul de cocs și gaz.
La un consum de gaze naturale de 25 m 3 pe 1 tonă de fontă brută și un raport de exces de aer α = 1,2, produsele de ardere la ieșirea din tunelurile de gaze în puțul cuptorului au următoarea compoziție aproximativă, în %: CO2 = 9,5; O2 = 3,7; CO = 0,06; H2 = 0; CH4 = 0; N2 = 86,74. Conținutul H2O în produsele de ardere a gazelor este de 15-20 %. Ca urmare a interacțiunii produselor de ardere a gazelor cu cocsul, precum și cu produsele de ardere a cocsului din zona superioară a grătarului liber, compoziția totală a gazelor din cuptor este următoarea, %: CO2 = 7-10; CO = 14-20; H2 = 2-4. Temperatura maximă a produselor de ardere a gazelor la ieșirea din tuneluri către puțul cuptorului este egală cu 1480 °С atunci când se lucrează cu blast rece și cu 1550 °С atunci când blastul este încălzit la 500 °С. Temperatura gazelor la nivelul ferestrei de încărcare crește cu 100-150 °С în comparație cu temperatura din cuptoarele de cocs convenționale.
Utilizarea gazelor naturale în cuptoarele cu gaz de cocs duce în mod natural la o economie de cocs în comparație cu un cuptor de cocs convențional cu 25-30 %. Acest fapt permite reducerea alimentării cu aer a tuyerei.
Datorită reducerii consumului de cocs în cuptoarele cu cocs și gaz, conținutul de sulf în fonta brută scade cu 0,02-0,03 %. Conținutul de carbon, siliciu, mangan este practic la același nivel ca la topirea în cuptoare cu cocs, iar supraîncălzirea fontei brute nu se modifică la menținerea regimului optim de topire. O anumită creștere a conținutului de hidrogen în gazele cuptorului duce la creșterea conținutului acestuia în fontă brută. Cu toate acestea, în cazul în care cantitatea sa în gaze nu depășește 3-4 %, nu afectează calitatea fontei brute. Astfel, principalele avantaje ale cuptoarelor cu gaz de cocs sunt economisirea de cocs, reducerea costului de producție a fontei brute lichide și creșterea productivității specifice a cuptorului.
Avantajele cuptoarelor cu gaz de cocserie includ, de asemenea, reducerea cantității de zgură; reducerea gazelor reziduale de SO2 și a particulelor asemănătoare prafului de la 10 la 4 mg/m 2 ; garantarea topirii deșeurilor de oțel până la temperatura de 1540 °С; reducerea semnificativă a elementelor chimice monoxid de carbon în compoziția încărcăturii; eficiență termică mai mare, de până la 60 %.
Lucrările de conversie a cuptoarelor la combustibilul pe bază de gaz de cocs sunt relativ mici, iar costurile sunt recuperate în 2-5 luni, în funcție de volumul producției. Tabelul 6 .1 prezintă indicatorii tehnico-economici ai topitoriei în cuptoare cu cocs și gaz de cocs cu suflare la rece și la cald.
Dacă în locul arzătoarelor de gaz se folosesc duze pentru păcură, astfel de cuptoare se numesc cuptoare cu cocs, al căror principiu de funcționare este același cu cel al cuptoarelor cu gaz de cocs. Efectul economic al utilizării cuptoarelor cu cocs diferă în funcție de diferența dintre prețurile la păcură și la gaz.
