Расчет доменной шихты

 

 

 

Продолжение табл.4

 

1	2	3	4
8. Количество  водорода, пошедшее на косвенное восстановление	0,0009	0,0630	0,0737
9.Количество углерода, перешедшее в чугун	0,0004	0,0272	0,0305
10. Количество углерода, сгорающего у фурм:	0,8610	–0,0753	–0,0844

Расчеты данных для таблицы:

1. Кислород легковосстановимых оксидов:

1.1. =

Кокс:   ;          

Агломерат:  ;         

Окатыши: ;

1.2. = 

Кокс:  ;  

Агломерат:  ;

Окатыши: ;

2. Кислород FeO:

Кокс:  ;  

Агломерат:  ;

Окатыши: ;

3. Кислород  трудно восстановимых оксидов:

3.1.Mn:

Кокс:  ;

Окатыши:  ; 

Агломерат:  ;

3.2. V₂O₅: 

 Кокс: ;    

Агломерат: ; 

Окатыши: ;

3.3. P₂O₅:

Кокс: ;    

Агломерат: ; 

Окатыши: ;

3.4. TiO₂:

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

3.5. [Si]:

Кокс:

Агломерат

Окатыши:

4. Кислород  отнятый прямым путем:

,

где

r – степень прямого восстановления

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

5. Кислород отнятый косвенным путем:

 

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

 

6.Количество  углерода, затраченного на прямое  восстановление:

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

7. Количество  СО, пошедшие на косвенное восстановление:

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

8. Количество  водорода, пошедшее на косвенное  восстановление

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

9.Количество  углерода, перешедшее в чугун

,

Где [С] = 4,75

Кокс 

Агломерат:

Окатыши:

10. Количество углерода, сгорающего у фурм:

Полезный  расход тепла:

где определяется  по формуле, приведенной ниже для каждого компонента шихты:

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

 Для кокса считаем  по формуле:

где W_к=2; l= 1 отсюда следует:

 

Для агломерата и для  окатышей

Энтальпия – это количество тепла, которое необходимо для нагрева  единицы массы материала (чугуна или шлака) в определенном интервале  температур, включая  теплоту химических реакций и температуру плавления.

Энтальпию чугуна определяем по формуле:

Где C_ЧУГ  = 0,9 кДж/кг – теплоемкость чугуна;

T_ЧУГ=1400-1450⁰С – температура чугуна

Тогда энтальпия чугуна составит:

Кокс:

Агломерат:

Окатыши:

Энтальпию шлака определяем по формуле:

 ,                                         

где ÷1,28 кДж/кг – теплоемкость шлака

∆t= 30÷50 ⁰C – температура перегрева шлака относительно чугуна

выход шлака из компонента шихты, который определяем по формуле:

 

       

Тогда энтальпия шлака составит:

Для кокса: 

Для агломерата:

Для окатышей:

Энтальпию шихтовых материалов определяем по формуле      

где кДж/кг ⁰С –теплоемкость шихты;

⁰С – средняя температура окружающей среды для агломерата;

⁰С – средняя температура окружающей среды для кокса;

⁰С – средняя температура окружающей среды для окатышей

Тогда энтальпия шихтовых материалов составит:

Для кокса: ⁰С

Для агломерата: ⁰С

Для окатышей: ⁰С

Пользуясь приведенными выше расчетами и формулами находим полезный расход тепла для кокса, агломерата и окатышей:

Пользуясь приведенными выше расчетами и формулами находим тепловой эквивалент для кокса, агломерата и окатышей по формуле:

 

Используя (2.6)  и приведенные  выше расчеты уравнение теплового  баланса принимает вид:

  →

      (2.19)

 

Применяя  уравнения     составляем систему уравнений:

 

Решая систему из трех уравнений получаем:

– расход агломерата составляет А = 673,652 кг/т чугуна;

– расход кокса составляет К = 380,597 кг/т чугуна;

– расход окатышей составляет О = 952,165 кг/т чугуна.

 

 

6. Определение состава жидких продуктов плавки (чугун, шлак):

6.1. Химический состав чугуна

Определим по формуле, приведенной  ниже, содержание каждого компонента чугуна: %;     =0,06 %;       

 

 

 

 

 

 

6.2. Выход шлака определяется по формуле приведенной ниже:                           

Шл =

 

Шл = (кг).

      

Состав шлака:

                                                  

Наименование	CaO	MgO	Al O	SiO	TiO	V O	MnO	S	FeO
содержание	26,657	12,892	17,067	29,607	11,668	0,2681	0,387	0.69	0.757

                                                                                                                                

 

 

 

7. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА

Количество компонентов  шихты с учетом колошниковой пыли

Количество агломерата с учетом колошниковой пыли:    

   

 

Количество кокса с  учетом колошниковой пыли:    

       

Количество окатышей с учетом колошниковой пыли:    

(кг)

 

Определяем расход природного газа, кг/т чугуна:

(м³/т чугуна)

(кг/м³)

отсюда получаем

(кг)

Определяем расход дутья по формуле:

(м³).

Определяем расход атмосферного воздуха по формуле:

(м³).

Определяем расход технического кислорода по формуле:

(м³).

Определяем расход H₂O по формуле:

 

(м³).

Определяем массу H₂O по формуле ,кг/т чугуна:

(кг/м³)

 (кг/т чугуна).

Определяем массу атмосферного воздуха, кг/т чугуна:

(кг/м³);

(кг/т чугуна).

Определяем массу атмосферного дутья:

(кг/т чугуна).

Определяем массу технического кислорода:

(кг/м³);

(кг/т чугуна).

Масса колошникового  газа:

(кг);

(кг);

 

Масса колошникового  газа составит:

Данные вычислений сводим в табл.4

 

Таблица 4

Материальный  баланс  плавки

 

Приход, кг/т		Расход, кг/т
Статья	Значение	Статья	Значение
1.Кокс	398,3225	1.Чугун	1000
2.Агломерат	690,9250	2.Шлак	321,02
3.Окатыши	976,5791	3.Колошниковый газ	2852,18
4.ПГ	78,5714	4.Пыль, шламы	59,413
5.Дутье, в т.ч.: 5.1.Атмосферное        дутье	2049,9396
5.2.Технический кислород	30,3938
Итого	4224,7314	Итого	4232,6090

 

Невязка

Допускается невязка  не более 0,5%.

  

 

8. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА   

Приход:  

1. Горение углерода  у фурм находим по формуле:

 

2. Горение углерода  газа у фурм находим по формуле:

(кДж/т чугуна)

3. Энтальпию природного газа находим по формуле:

(кДж/т чугуна)

4. Энтальпию дутья  находим по формуле:

(кДж/т чугуна)

5. Теплоотдачу углерода  при прямом восстановлении находим  по формуле:

  (кДж/т чугуна)

6. Окисление углерода  при косвенном восстановлении находим по формуле:

7. Окисление водорода  при косвенном восстановлении  находим по формуле:

Расход:

1.Диссоциация оксидов  определяется по формуле:

2.Разложение гидратов и карбонатов: не вычисляем

3. Энтальпия чугуна  определяется по формуле:

4. Энтальпия шлака  определяется по формуле:

 

5. Теплоту шлакообразования на вычисляем

6. Энтальпия шихты  определяется по формуле:

 

Полезный расход тепла  определяется по формуле:

 

7. Энтальпия колошникового  газа определяется по формуле:

(м³)

(кДж/т чугуна)

  Внешние потери тепла составляют 10% от прихода тепла  в область горения:         

(кДж/т чугуна)

                               Таблица 5

Тепловой баланс доменной плавки

Приход, кДж/кг		Расход, кДж/кг
Статья	Значение	Статья	Значение
1.Горение углерода у фурм	1925,3790	1.Диссоциация оксидов	6956,0595
2.Горение углеродного газа у фурм	167,6950	2.Разложение гидратов и карбонатов	–
3.Энтальпия природного газа	2,2	3.Энтальпия чугуна	1260,00
4.Энтальпия дутья	2616,733	4.Энтальпия шлака	581,8486
	4712,007	5.Теплота шлакообразования	–
5.Теплоотдача углерода при прямом восстановлении	825,3040	6.Энтальпия шихты	94,0204
6.Окисление CO→CO2	3134,7881	Полезный  расход тепла	8703,8877
7. Окисление H2→H2O	1093,9320	7.Энтальпия колошниковых газов	578,6318
СУММА	4228,7201	8.Внешние потери тепла	471,2007
ИТОГО	9766,0311	ИТОГО	9753,7202
Невязка: Допускается невязка  не более 0,5%

Коэффициент полезного  использования тепла:  %=

Вывод:  в результате проведенных расчетов были определены удельные расходы агломерата, окатышей и кокса. Невязка попала в допустимый предел, делаем вывод, что расчет выполнили верно.

 

 

 

Библиографический список

 

1. Металлургия чугуна: Учебник для вузов. 3 – е изд., перераб. и доп. /Под редакцией Ю. С. Юсфина. – М.:ИКЦ «Академкнига»,2004. – 774 с.:ил.