11-4. Доменный процесс и получение доменного газа 2

Таким образом, продуктами реакции в кислородной зоне являются одновременно окись углерода CO и двуокись углерода CO2. Образующиеся двуокись и окись углерода способны в дальнейшем реагировать с углеродом и кислородом, поэтому написанные реакции называются первичными. При горении углерода неизбежно протекают одновременно и следующие вторичные реакции:

  1. Горение окиси углерода за счет кислорода дутья

    2CO + O2 → 2CO2 (11-3)

  2. Восстановление двуокиси углерода в присутствии раскаленного углерода до окиси углерода

    CO2 + C → 2CO (11-4)

Таким образом, взаимодействие углерода с кислородом в зоне горения нельзя рассматривать как простую окислительную реакцию.

Взаимодействие углерода с кислородом и двуокисью углерода протекает на поверхности раздела фаз (такие реакции называются гетерогенными), и скорость его wпов измеряется количеством углерода в граммах, сгоревшего за 1 сек на 1 см2 активной поверхности топлива, т. е. имеет размерность г/(см2∙сек). Эта скорость зависит от температуры процесса и концентрации реагирующих газов, а также от скорости диффузии окислителя к поверхности топлива. Вблизи этой поверхности (в пограничном слое) концентрация реагирующих веществ уменьшается, а концентрация продуктов реакции (CO и CO2) увеличивается. Этот пограничный слой представляет наибольшее сопротивление подводу окислителя, поэтому скорость реакции горения зависит в основном от скорости диффузии окислителя через пограничный слой. Последняя же зависит от толщины пограничного слоя, температуры и от разности концентраций окислителя в потоке и у поверхности. В свою очередь толщина пограничного слоя зависит от скорости потока и приведенного диаметра частиц топлива.

При имеющих место в доменной печи высоких температурах более 2000 °С скорость реакции окисления так велика, что процесс горения углерода лимитируется практически только скоростью диффузии, т. е. физическим фактором. Восстановление двуокиси углерода заканчивается на расстоянии примерно 1 - 1,5 м от фурм.