Процессы в горне.

В горне доменной печи встречаются и взаимодействуют два потока: опускающаяся шихта и горновые газы. Сверху в горн опускаются твердые, нагретые до высокой температуры куски кокса, а также жидкий чугун и шлак. Извне через фурмы, расположенные в верхней части горна, поступает нагретое дутье и обычно еще углеводородсодержащие добавки. Вблизи фурм происходит процесс сжигания углерода топлива и углеводородов природного газа или мазута. Получающиеся горновые газы поднимаются вверх навстречу опускающейся шихте.

В горне доменной печи не только накапливаются чугун и шлак, но идут такие процессы, как горение топлива, восстановление элементов, науглероживание и десульфурация чугуна.

Основным и важнейшим процессом в горне является сжигание углерода кокса, обеспечивающее выделение необходимого тепла, образование восстановительных газов и освобождение объема, который заполняется вышележащими материалами, способствуя движению шихты в печи сверху вниз. У фурм горна доменной печи, через которые подают воздушное дутье, нагретое до 900—1200° С, образуются очаги, называемые окислительными зонами. Кокс горит перед фурмами не в слое, а во взвешенном состоянии. У фурм образуются полости, в которых возникает вихревое движение газов, приводящее к циркуляции горящих кусков кокса. Куски кокса отталкиваются воздухом от фурм, а на их место попадают раскаленные потоком восходящих газов примерно до 1500° С новые куски кокса, которые сгорают в окислительной атмосфере. При горении развиваются температуры, превышающие 1900—2000° С.

Глубина зоны циркуляции составляет 1200—1500 мм. В этой зоне, как видно из, еще не израсходовался кислород дутья. Вокруг зоны циркуляции располагается область глубиной 100—200 мм, в газовой фазе которой содержится СО2. Пространство перед фурмами, в котором происходит окисление углерода кокса кислородом дутья и двуокисью углерода, называют окислительной зоной.

Участок исчезновения СО2 из газовой фазы соответствует границе окислительной зоны. Размеры окислительной зоны как вдоль оси воздушной фурмы, так и вдоль оси печи возрастают с повышением количества воздуха или, точнее, с ростом кинетической энергии струи дутья и сокращаются при увеличении давления дутья, повышении температуры дутья и концентрации кислорода в дутье.

Основная химическая реакция в окислительной зоне — горение углерода твердого топлива с образованием СО2 и СО.