Изменение состава газов по высоте и сечениям доменной печиФормирующийся в зоне и на горизонте фурм горновой газ по мере продвижения вверх по высоте печи до колошника изменяет свой состав и температуру, вследствие химических процессов и теплообмена с опускающимися материалами.

Горновой газ на неувлажненном воздушном дутье без учета процессов прямого восстановления должен содержать по расчету 34,7% СО и 65,3% N2 (из 21 объема кислорода и 79 объемов азота воздуха образуется 42 объема СО и 79 объемов N2). В действительности содержание СО достигает на уровне фурм в средней части печи 37—38% и более вследствие расходования углерода на реакции прямого восстановления. В области заплечиков за счет этих реакций также появляются дополнительные количества окиси углерода, и ее содержания в газе достигают в среднем 38—41%. Лишь с распара в составе доменного газа появляется двуокись углерода, образующаяся по реакциям косвенного восстановления, однако ее содержание здесь обычно не превышает 4% (рис. 41). Наиболее сильное изменение состава газов отмечается в шахте, где преимущественное развитие получают процессы косвенного восстановления, а также разложения недостаточно прочных соединений.

В середине шахты содержание СO2 составляет уже в среднем 8—12%, а вблизи колошника повышается до 16% и более.

По сечениям печи, начиная с распара, обнаруживаются максимумы содержаний СО2 на некотором расстоянии от стен печи.

Они соответствуют участкам преимущественного размещения железорудной части шихты. Минимальное содержание СO2 отмечается у стен печи, где проходит большое количество газа. Вследствие повышенных скоростей движения и меньшего количества железорудных материалов на этих участках, газ с меньшей полнотой участвует во взаимодействии с окислами железа по реакциям косвенного восстановления. В направлении к оси печи содержание СО2 в газе также снижается из-за уменьшения рудной нагрузки на этих участках. Область печи ближе к ее оси оказывается более проницаемой для газов, которые производят здесь меньшую восстановительную работу.

Сумма содержаний СO2 и СО сохраняется приблизительно постоянной (реакции косвенного восстановления происходят без изменения объема).

При вдувании газообразного топлива через фурмы во всех сечениях печи появляются дополнительные количества водорода и, меньше, водяного пара. Содержание водорода вблизи колошника в этом случае может достигать 6%.

Максимум содержаний СO2 в некотором удалении от стен печи характеризует развитие периферийного потока газа в печи. Обычно он должен находиться на расстоянии не более 1/3 радиуса колошника от стен. При приближении максимума СO2 к стенам возможно уплотнение и даже прилипание материалов, при отдалении его от стен периферийный поток становится чрезмерно развитым.

Состав колошникового газа, покидающего печь, тесным обра­зом связан с расходом кокса, развитием прямого и косвенного восстановления, основностью применяемого агломерата и другими свойствами железорудной части шихты, вдуванием природного газа или других видов топлива через фурмы, содержанием кис­лорода в дутье.

Изменение температуры по высоте и сечениям доменной печи, как и состав газов, связано с распределением опускающихся ма­териалов, составом и качеством шихты и характеристиками дутья.

Распределение температур в доменной печи, наблюдавшееся при форсированном ведении плавкиВ целом доменная печь является довольно совершенным тепло­техническим агрегатом, о чем свидетельствует снижение температуры газового потока по ее высоте с 1900—1300° С на уровне фурм до 400—200° С на выходе из колошника.

Максимальная температура по сечениям распара, шахты и колошника обычно наблюдается у стен печи. Сюда устремляется наиболее горячий газ из фурменной зоны, создавая, ввиду меньшего сопротивления шихтовых материалов с пониженной долей руды или агломерата, умеренно-периферийный ход доменной печи.

Минимум температур по сечениям находится на некотором рас­стоянии от стен, а в некоторых случаях приближается к оси печи. Последнее наблюдается при менее интенсивном ходе, когда рас­пределение температур, получающееся в горне, распространяется по высоте печи. При форсированном ведении доменной плавки обычно середина печи (область вблизи ее оси) достаточно газо­проницаема и здесь достигаются высокие скорости газового потока, поддерживаемые интенсивной подачей дутья. В этом случае тем­пература в осевой области может превышать температуру у стен печи, так как потери тепла вдали от футеровки и охлаждаемого кожуха меньше. Подобное распределение температур в печи по­казано на рис. 42 как случай, близкий к предельному при форси­ровании плавки дутьевым режимом.

Минимум температуры и максимум содержаний СO2 по сече­ниям обычно соответствуют друг другу и находятся в местах со­средоточения железосодержащей части шихты.

Температура колошникового газа характеризует использова­ние тепла в печи и зависит от расхода топлива, состава и интен­сивности дутья, качества и влажности шихты, уровня засыпи и других факторов.