Мартеновские печи
Мартеновские печи предъявляют особо серьезные требования к организации процесса горения. Помимо необходимости обеспечить высокие температуры в пламенном пространстве очень важно создание факела с нужными аэродинамическими характеристиками.
Мартеновские печи выпускают сталь при 1550-1650°С, что определяет еще более высокую (до 2000°С) температуру рабочего пространства. Для ее достижения осуществляется обязательный подогрев воздуха в регенераторах до 1000-1200°С и выше. Кроме того, в печах, работающих на смеси доменного и коксового газов, подогревается также и топливный газ. При работе на природном газе подогрев его не производится из-за малой эффективности, а также опасности выпадения сажи в регенераторах.
Факел в мартеновской печи должен обладать максимальной светимостью, что необходимо для увеличения лучистой теплоотдачи за счет повышения степени черноты пламени. Настильность и протяженность факела необходимы для того, чтобы зону максимальных температур приблизить к поверхности стали и обеспечить непосредственное излучение на нее, минуя слой относительно более холодных продуктов сгорания, содержащих значительное количество трехатомных газов, которые поглощают часть излучения. Эти продукты должны располагаться между факелом и сводом, изолируя последний от зоны наивысших температур. Несоблюдение хотя бы одного из этих требований приводит к замедлению плавки или перегреву свода.
Приведенные требования более или менее полно удовлетворяются при работе мартеновской печи на мазуте и на смеси коксового и доменного газов.
Мартеновские печи при переводе на природный газ, как показал опыт ряда металлургических заводов, подача газа с большой скоростью под давлением 3-10 бар приводит, несмотря на диффузионный принцип сгорания, к уничтожению светимости факела из-за быстрого перемешивания с высоконагретым воздухом. При подаче газа с малой скоростью факел становится вялым, неуправляемым. Под действием гравитационных сил он устремляется под свод, перегревая последний и удаляясь от ванны.
Мартеновские печи переведенные все на природный газ к началу 1960 г. для увеличения светимости факела производилось обогащение его тяжелыми углеводородами путем присадки мазута в количестве от 16 до 30%. При этих условиях производительность мартенов в ряде случаев заметно повышалась против работы на ранее применявшихся видах топлива.
В природном газе углерода значительно больше, чем в смеси коксового и доменного газов. Поэтому возможна работа мартенов на этом виде топлива с хорошими показателями без карбюрации факела мазутом.
В настоящее время можно считать установленным, что высокая светимость факела, не уступающая факелу горящего мазута, может быть обеспечена путем самокарбюрации газа. Для этой цели до 30-40% общего расхода природного газа сжигают (вернее подвергают пиролизу) с 40-50% теоретически необходимого воздуха перед поступлением в головки печи в среднем вертикальном канале, где развивается температура 1200-1300° С. При этих условиях происходит интенсивный распад углеводородов с образованием нитей элементарного углерода, который и обеспечивает образование ярко светящегося сажистого факела. Для самокарбюрации газ подается под Низким давлением - 160-220 мм вод. ст. Настильность и жесткость факела достигаются за счет подачи остального количества газа через газонный пролет в торец кессона.
Усиление процесса выделения сажистого углерода и увеличение светимости факела могут быть также достигнуты за счет организованного замедления смешения газа и воздуха в рабочем пространстве печи. Для этого газ должен подаваться в головки печи через охлаждаемые трубчатые горелки под небольшим давлением (80-150 мм вод. ст.), вытекая со скоростью, близкой к скорости ввода подогретого воздуха. Настильность факела в этом случае может быть достигнута применением высоконапорного «острого» воздушного дутья. Количество воздуха при этом должно составлять 10-15% от общего, давление - 4-6 бар.
В случае сжигания в мартене попутного газа за счет более интенсивного распада высокомолекулярных углеводородов светимость факела будет выше.
Мартеновские печи имея опыт работы на природном газе без добавления мазута свидетельствует о том, что теплоотдача ванне оказывается выше, а распределение тепловых потоков равномернее, чем при работе на одном мазуте. Удельный расход топлива снижается, а производительность печи повышается по сравнению с мазутным отоплением. Однако нужно заметить, что эти показатели все же несколько ниже, чем при работе на газе с присадкой мазута. Кроме того, следует учитывать, что при чисто газовом отоплении снижается окислительная способность печи, что вызывает необходимость подачи в факел пара или дополнительного воздуха.
