Двухванные печи (стр. 3 из 4)

Количество окислившегося железа равно 0,232+1,949 = = 2,181 кг.

Расход кислорода на окисление железа до Fe₂O₃ 0,232X Х48: 112 = 0,099 кг; до FeO 1,949-16:56 = 0,557 кг.

Принимая, что из атмосферы печи в ванну поступает 30% от общего количества кислорода, найдем величину последнего 3,0175+0,099+0,557+0,1 (3,0175+0,099+ +0,557) =4,04 кг.

Учитывая, что в первом периоде ванна недостаточно и неравномерно прогрета и процессы массобмена замедлены, принимаем коэффициент усвоения подаваемого в ванну кислорода, равным 0,9. Тогда расход технического кислорода составит

Здесь 0,95-доля O

Расход чистого кислорода 4,04-22,4/32 – 2,828 м³.

Расход чистого кислорода с учетом коэффициента усвоения 2,828/0,9 = 3,142 м³.

Количество неусвоенного кислорода 3,142–-2,828 = = 0,314 м³ или 0,486 кг.

Количество азота, подаваемого с техническим кислородом 3,3–3,142 = 0,158 м³ или 0,197 кг.

Количество технического кислорода, поступающего в ванну 4,04+0,486+0,197 = 4,723 кг.

Выход годного с учетом металла, уносимого скачиваемым шлаком (10 % от количества шлака)

100–3,216–2,181–0,6825–0,35–0,5–0,6=92,47 кг, где 3,216 – угар примесей; 2,181–количество окислившегося железа; 0,6825 – загрязнения скрапа; 0,35 – окалина скрапа; 0,5–миксерный шлак; 0,6 – потери металла со скачиваемым шлаком.

II период

Расчет материального баланса для второго периода плавки от расплавления до раскисления стали, проводится аналогично расчету для I периода.

2.3 Тепловой баланс

Целью расчета теплового баланса, рабочего пространства камеры печи, является определение средней тепловой нагрузки и тепловой нагрузки холостого хода. Расчет производим для одной камеры печи.

Приход тепла

Тепло, вносимое скрапом

820,75-10³ кДж = 0,82 ГДж.

Здесь с_ск=0,469 кДж/(кг-К) – удельная теплоемкость скрапа при £_CK=20°C; D_CK=0,35 – доля скрапа в шихте; G–250 т емкость одной ванны печи.

2, Тепло, вносимое чугуном

Q₄= GD₄ [с? ;_пл._ч + К + с* ft ~ ^J ] == 250- 10^s-0,65 [0,745 ■ 1200 + 217,72 + + 0,837 (1300 – 1200)3 = 194255,75 ■ 10^ кДж -= 194,26 ГДж, где Л, –0,65 – доля чугуна в шихте; с™ =0,745 кДж/

/(кг-К) –средняя удельная теплоемкость твердого чугуна в интервале температур 0–1200°С:'

_cf =0,837 кДж/(кг-К) –тоже жидкого чугуна в интервале температур 1200–1300 °С;

1-4 = 217,72 кДж/кг – скрытая теплота плавления чугуна; £_ч=1300°С – температура заливаемого чугуна; ^ш.ч –1200°С – температура плавления чугуна. • .

3.Тепло экзотермических реакций

С-СО₂ ... 0,02405 250 10³ 34,09 = 204966,1

Si-SiO₂ ... 0,00650 250 10³ 31,10 = 50537,5

Мn-МnО ... 0,00680 250 10³ 7,37= 12529,0

Fe-Fе₂О₃(в дым) ... 0,010000-250.10³-7,37 = 18425,0

Р-Р₂О₅ ... 0,00129 250 10³ 25,00 = 8062,5

S-SO₂ ... 0,00012 250 10

9,28 = 278,4

Fe-FeO ... (0,01940 + 0,00053)250-10³ 4,82 = 24015,6

Fe^Fe₂O₃ ... (0,00232 –0,00018) 250-10³ 7,37 = 3943,0

=322757,1 МДж = = 322,76 ГДж

здесь первый столбик чисел–доля выгоревшей примеси;

второй – емкость ванны, кг;

третий – тепловые эффекты реакций, отнесенные к 1 кг элемента, МДж/кг (см. приложение XII).

4.Тепло шлакообразования

SiO₂-(CaO)₂SiO₂... 0,01393-250-10³;28.60-2,32 =8075,75

Р₂0₆-(Са0)₈РАСа0 ... 0,033 250 10³ 62 142 4,71 =738,63

Q_Ш.о=8,81 ГДж=8814,38 МДж

здесь первая колонка – доля оксида;

третья и четвертая колонки – молекулярные массы

элемента и соединения, соответственно;

пятая колонка – тепловые эффекты реакции шлакообразования, МДж/кг (приложение XII).

5.Тепло от горения природного газа

Q_Н р.г = 35069,6 В кДж - 0,035 В ГДж,

где Q

=35069,6 кДж/м³ – низшая теплота сгорания природного газа (см. пример 35); В – расход природного газа на плавку, м³..

6.Тепло, вносимое подсасываемым в рабочее пространство воздухом, идущим на сжигание природного газа и СО

= (9,28В + 0,06279-250-10³:28-22₍4-2,38) 1,3226-20 =

= 245,47 В + 790598,34ТкДж = 0,000245 В 4- 0,79 ГДж.

Здесь

и теоретические расходы воздуха длясжигания 1 м³ природного газа и 1 м³ СО, соответственно

равные 9,28 и 2,38 м³/м³; Dсо– доля образующегося СО (см. материальный балансплавки);

Mco =28 кг– молекулярная масса СО;

C_в= 1,3226 кДж/м³ К) –теплоемкость воздуха при

t

=20°С (приложение I).

3. Расход тепла

3.1 Физическое тепло стали

0,91119-250.10³[0,7-1500+ 272,16+ 0,837(1600 –1500)1 - 320251,39-10³ кДж - 320,25 ГДж.

Здесь Dст–0,91119 выход стали (cm. материальный баланс);

с

=0,7 кДж/(кг К)–удельная теплоемкость твердой стали, средняя в интервале температур 0–1500 °С;

=0,837 кДж/(кг-К) –то же, жидкой стали средняя в интервале температур 1500–1600 °С;^-

= 1500 C– температура плавления стали;

= 272,16 кДж/кг – скрытая теплота плавления стали.

2. Физическое тепло стали, теряемой со шлаком

= 0,00734-250- 10 0.7-1500 + 272,16 + 0,837(1600 –1500)] = 2579,753-10³ кДж = 2,58 ГДж.

3. Физическое тепло шлака

Q_шл = (1,25-1550+ 209,5) 0,06 250 10³ +(1,25 1600+209,35) 0,0628 250 10³= 66889,545 10³ кДж=66,89 ГДж.

Здесь 1,25 кДж/(кг-К) –теплоемкость шлака, средняя в интервале температур 0–1600°С;

209,35 кДж/кг – скрытая теплота плавления шлака;

0,06 и 0,0628 – доля шлака скаченного и конечного соответственно (см. материальный балане).

4. Тепло, уносимое продуктами сгорания при средней
температуре 1_yx= 1600 °С

=Bi_yxV_yxВ 2592,64 10,34=26807,9 В кДж =0,0268 В ГДж. Здесь:

ico₂...0,0955 3815,86 = 364,41

i

о...0,1875 2979,13 = 558,59

,...0,7170.2328,65 = 1669,64

= 2592,64 кДж/м³.

Доли СО₂, Н₂О, N₂ и V_yxзаимствованы из табл. 17, их энтальпии – из приложения II при t_ух== 1600 °С.

5. Тепло, расходуемое на разложение известняка

1779,5 0,0507 250 10³=22555 10³кДж=22,56 ГДж.

Здесь 1775,5 кДж/кг – теплота разложения 1 кг известняка; .

0,0507 –доля известняка (см. материальный баланс).

6. Тепло, затрачиваемое на испарение влаги и нагрев
паров воды до t_yx=1600°C.

= 0,000786 250 10 4,187 100+ 2256,8+1,88(1600– 100)]22,4 18 = 1297594,2 кДж - 1,3 ГДж.

Здесь 4,187 кДж/(кг-К) –теплоемкость воды, средняя в интервале температур 0–100 °С;

1,88 кДж/(кг-1<) –то же, пара в интервале температур 100–1600°С;

2256,8 кДж/кг – скрытая теплота испарения 1 кг воды;

0,000786 –доля Н₂О в продуктах плавки (см. материальный баланс).

7. Тепло, затраченное на нагрев выделяющихся из ванны газов до t

=1600°C.

СО₂...3815,86-0,02146-250.10³-22,4:44 = 10422,15-Ю³

СО,..2526,85-0,0б279.250.10⁸.22,4:28 = 31732Д8-1б³

SO₂,..3815,86-0,00101.250-10³-22,4;64-337,23.10³

N₂...2328,65-0,00320.250-10³-22,4;28 1490,33-10³

О₂…24б3,97-О,00664-250-Ю³-22,4:32 = 2863,13-10³

= 46845,02-10³ кДж = 46,85 ГДж

Здесь первый столбик чисел – энтальпия газов при t_ух =1600°С (приложение 2); второй столбик чисел –доля газа от массы садки (см. материальный баланс).

8. Тепло, теряемое с уносимыми частицами Fe₂O₃

= 0,01571 250 10³(1,23 1600 +209,35)= 16773,76 10³ кДж =16,78 ГДж.

9. Потери тепла с охлаждающей водой.

В рабочем пространстве двухванной печи водой охлаждаются заслонки окон (расход воды по 1,67- 10

м³/с)„ змеевики столбиков (по 0,56-10 ³ м³/с), амбразура шлаковой летки (1,12-10 ³ м³/с) и кислородные фурмы (по0,28 10 ³ м³/с). Принимая, что повышение температуры воды в водоохлаждаемом элементе не должно превышать 20 К, находим потери тепла с охлаждающей водой;