Расширение зоны горения кокса. В большом числе современных вагранок фурмы установлены в два или три ряда, расположенные один над другим на расстоянии 300... 1000 мм. Воздух в фурмы каждого из рядов подается от своей фурменной коробки, причем через нижний ряд фурм подается большая часть (до 80 %) дутья. Использование вторичного дутья позволяет улучшить равномерность распределения дутья по сечению вагранки, приводит к частичному дожиганию СО, образовавшегося в редукционной зоне. Высота кислородной зоны увеличивается, и средняя температура в ней растет. Расширение зоны высоких температур и дожигание СО позволяет сократить расход кокса на 10... 15%, а при неизменном расходе кокса повысить температуру чугуна на 40...50 °С или увеличить производительность на 10... 15 %.
Подогрев дутья. В связи с высокой теплоемкостью воздуха подогрев его до 500 °С равноценен добавке в печь около 20 % теплоты, образующейся при сгорании кокса. Поэтому подогрев дутья оказывает существенное влияние на распределение температуры газовой фазы. На рис. 10.9 показаны кривые изменения температуры газов при холодном и горячем дутье. Из сопоставления кривых следует, что при подогреве дутья имеют место:
• повышение температуры;
• уменьшение высоты кислородной зоны, так как процесс горения с участием горячего воздуха происходит быстрее;
• увеличение высоты редукционной зоны, так как температура окончания реакции редукции остается неизменной, а температура ее начала повышается (следует, однако, учитывать, что начальная скорость реакции редукции возрастает);
• уменьшение высоты захолаживающей зоны у фурм.
Суммарная высота зоны перегрева (на режиме максимального перегрева) не изменяется. Важно отметить, что высокотемпературный режим плавки приводит к уменьшению полноты сгорания кокса и увеличению содержания СО в ваграночных газах.
Однако в современных ваграночных комплексах эти газы после очистки их от пыли и дожигания СО используются для подогрева дутья. Теплоты ваграночных газов оказывается достаточно для подогрева воздуха до 400... 600 °С.
Производственный опыт показывает, что подогрев дутья до 500 °С позволяет получать температуру металла на уровне 1500 °С при расходе кокса около 9 % и удельной производительности порядка 8 т/(м2*ч). На рис. 10.10 показана взаимосвязь важнейших параметров плавки чугуна в вагранке на холодном и горячем дутье.