Особенности теплообмена в
шахтных печах - -
при использовании
плазмы
Высокие технико-экономические
показатели процессов -прямого получения железа в шахтных печах достигаются
при совершенстве тепло- и массообмена между газом и рудными материалами.
Тепло- и массообмен улучшается с повышением температуры. Однако при прямом
получении железа в шахтных печах необходимость фильтрации газа через столб
материалов требует сохранения сыпучести и кусковатости рудного
материала до момента его расплавления.
При обычных методах сжигания
топлива теплообмен между газом и шихтой в нижней части шахтной печи не
обеспечивает достаточно интенсивного снижения температуры газа, в
результате чего на значительном участке по высоте печи температура такова,
что зона размягченных материалов простирается на большую
высоту.
Интенсивность теплообмена
значительно возрастает при нагреве восстановительного газа в плазменном
генераторе. Высокая кинетическая энергия газа, нагретого в плазменных
генераторах, установленных в нижней части шахты, обеспечивает
сверхзвуковую скорость истечения газа из сопла плаз-матрона, и
интенсивность передачи тепла твердому материалу становится в десятки
раз больше, чем в случае применения кислородного пламени. При этом
снижается температура по высоте шахтной печи, и значительно уменьшается
протяженность зоны размягчения материалов, что обеспечивает
фильтрацию газа через столб материалов.
Нагрев газа в плазменном
генераторе делает возможным получение больших удельных тепловых потоков,
обеспечивающих интенсивное плавление железорудных материалов в
объеме присопловой области плазматрона. Такой характер плавления
железорудного материала приводит к образованию в нижней части шахтной печи
поверхности плавления и объема (полости), ограниченного этой поверхностью
(рис. 69). При достаточно больших размерах полости ее свод становится
неустойчивым, разрушается, и очередная порция материалов поступает в зону
плавления.
Если размеры полости малы, то
свод, состоящий из кусков железорудного материала, становится
динамически устойчивым, материал перестает опускаться, и это приводит
302
