Многочисленные исследования состава газов перед фурмами, проведенные в России и за границей, сводились к забору проб газа из разных точек очагов горения специальными трубками.
Так как температура близ фурм в отдельных местах достигает выше 2000°, то газозаборные трубки должны быть с охлаждением. Последнее также необходимо для предупреждения протекания реакций в трубке, например, 2СО → СО2 + С.
Устройство для забора проб состоит из трех трубок разного диаметра, вставленных одна в другую так, что через наименьший канал забирается газ, а в кольцевых сечениях между трубками циркулирует вода.
Все устройство вводится через гляделку во фланце воздухоподводящего колена и через сопло и фурму вдвигается в печь, часто с помощью специальной лебедки. Останавливая трубу в том или ином месте, забирают пробу газа из этого места. Причем проба поступает через центральную трубку в специальный сосуд (аспиратор).
Для измерения температур или давлений в горне применяются другие, аналогичные по устройству, трубки, в которых по среднему каналу проходит термопара, или же этот канал соединяется с манометром.
Как видно из рисунков, состав газов перед фурмами изменяется так, как указывалось выше. По мере удаления от фурмы содержание кислорода падает до нуля; углекислоты возрастает до максимума, а затем падает; окись углерода возрастает, особенно резко после того, как начнет убывать углекислота.
Такое резкое возрастание CO объясняется тем, что при развивающейся реакции СО2 + C → 2СО выделяется два объема окиси углерода вместо одного объема прореагировавшего углекислого газа. Это, кстати, вызывает увеличение общего объема газа, вследствие чего процентное содержание азота, остававшееся ранее неизмененным (79%), падает с возрастанием окиси углерода и притом тем резче, чем больше образуется CO.
Зоны, Результаты исследований состава газа перед фурмами.
Зоны у фурм, содержащие кислород или углекислоту, отличаются от всех остальных участков в печи тем, что в них возможно окисление углерода и других элементов за счет чистого кислорода либо за счет кислорода углекислоты.
В этих зонах окисляется не только углерод горючего, но и железо, кремний, марганец, углерод, фосфор, входящие в состав чугуна. Именно этот факт наряду с энергичным окислением углерода горючего отличает зоны близ фурм от прочих участков в печи.
Поэтому зоны горения у фурм, содержащие О2 или СО2, называют окислительными в отличие от всех прочих мест печи, где господствует восстановительная атмосфера. Окислительные зоны характеризуются избытком кислорода, а восстановительные — недостатком его.
Таким образом, границей окислительной зоны является место, где исчезает углекислота.
Внутри окислительной зоны нужно отличать внутреннюю область, где имеется кислород, от наружной, содержащей еще углекислоту.
Границей «кислородной» зоны, очевидно, является то место, где исчезает из газовой фазы кислород
Водород поступает в газ прежде всего из органической массы кокса; поэтому он присутствует в газе в начале зоны горения близ фурм. Однако в газе имеется и тот водород, который освобождается в процессе диссоциации водяного пара, содержащегося в дутье. Этот водород появляется в газе после исчезновения свободного кислорода и прекращения нарастания в нем концентрации углекислоты, т.е. в местах, соответствующих расположению фокуса горения.
Поскольку важнейшей величиной, характеризующей окислительную зону, является ее глубина, рассмотрим влияние на нее различных факторов. К этим факторам относятся: количество воздуха в единицу времени и скорость его истечения из фурмы, температура дутья, содержание в нем кислорода и водяного пара, размер кусков горючего, его пористость и реактивная способность. Результаты исследований состава газа перед фурмами.
