- •Материальный и тепловой баланс
- •Содержание
- •1 Металлургические технологии переработки твердых бытовых отходов
- •2 Расчет материального баланса конвертерной плавки c использованием твердых бытовых отходов
- •2.1 Исходные данные
- •2.2 Расчет технологических параметров периода нагрева лома
- •2.3 Определение среднего состава металлошихты и количества примесей, окисляющихся к концу продувки
- •2.4 Определение расхода извести
- •2.5 Определение содержания окислов железа в шлаке
- •2.6 Предварительное определение количества и состава шлака в конце продувки
- •2.7 Определение состава металла в конце продувки
- •2.8 Определение содержания фосфора в металле
- •2.9 Определение содержания серы в металле
- •2.10 Определение угара примесей чугуна и количества образовавшихся окислов
- •С учетом извести и миксерного шлака серы поступило в шлак:
- •2.11 Уточнение количества и состава конечного шлака
- •2.12 Баланс окислов железа в шлаке
- •2.13 Расчет расхода технического кислорода
- •2.14 Расчет количества и состава газов, выходящих из горловины конвертера
- •2.15 Определение количества жидкого металла в конце продувки
- •3 Расчет теплового баланса конвертерной плавки с использованием твердых бытовых отходов
- •3.1 Исходные данные для расчета теплового баланса
- •3.2 Общий приход тепла на плавку
- •3.2.1 Приход тепла от использования угля и тбо на прогреве лома
- •3.2.2 Физическое тепло жидкого чугуна
- •3.2.3 Химическое тепло металлошихты
- •3.2.4 Химическое тепло реакций шлакообразования
- •3.2.5 Физическое тепло миксерного шлака
- •3.2.6 Общий приход тепла на плавку
- •3.3 Расход тепла
- •3.3.1 Физическое тепло стали Физическое тепло стали , может быть определено по уравнению:
- •3.3.2 Физическое тепло шлака
- •3.3.3 Тепло, уносимое отходящими газами
- •3.3.4 Тепло, уносимое выбросами металла
- •3.3.5 Тепло, уносимое пылью отходящих газов
- •3.3.6 Тепло диссоциации извести
- •Список литературы
- •Материальный и тепловой баланс конвертерной плавки с использованием твердых бытовых отходов
- •654007, Г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42
3.3.4 Тепло, уносимое выбросами металла
Количество тепла, уносимого выбросами металла, рассчитывается по формуле:
, (3.15)
где Мвыб – потери металла с выбросами, кг;
– средняя теплоемкость металла выбросов, которую можно принять равной теплоемкости жидкой стали, т.е. 0,84 кДж/кг·град;
– средняя температура металла выбросов, которую принимают равной средней температуре металла за продувку, т.е. 1515°С.
Тогда:
Q4=1,000×0,84×1515=1272,6 кДж.
3.3.5 Тепло, уносимое пылью отходящих газов
Потери тепла, уносимого пылью, складываются из потерь тепла, уносимого пылью в виде Fe2O3, извести и агломерата
; (3.16)
, (3.17)
где – количествоFe2O3, образовавшейся в результате испарения и последующего окисления железа, кг;
Спыли – теплоемкость пыли, которую принимают равной теплоемкости шлака при tпыли, кДж/кг·град;
tпыли – температура пыли, равная температуре отходящих газов (1515 оС);
Cпыли = 0,73 + 0,0003 × (1515 + 273) = 1,27 кДж/кг·град.
Тогда:
кДж.
Потерями тепла, уносимого известью и агломератом, можно пренебречь, так как они невелики из-за кратковременного нахождения указанного материала в полости конвертера. Кроме того, их нагрев происходит преимущественно за счет тепла отходящих газов, которое уже учтено выше:
1648,51 кДж.
3.3.6 Тепло диссоциации извести
При диссоциации извести по реакции:
CaCO3 ® СаО + СО2 - 177237 кДж/кг·моль СО2
поглощение тепла равно
кДж,
где 0,389 – количество СО2, выделившегося из извести, кг;
44 – молекулярный вес СО2, кг;
177237 – тепловой эффект диссоциации CaCO3, кДж/кг·моль СО2.
3.3.7 Тепло диссоциации окислов железа, внесенных шихтой и футеровкой
При диссоциации Fe2O3 по реакции:
Fe2O3 ® 4,19 ∙ (2Fe + 1,5O2 - 1230 ) кДж/кг,
где SFe2O3 – всего внесено Fe2O3 шихтовыми материалами, кг.
При диссоциации FeO по реакции:
FeO ® Fe + 4,19 ∙ (0,5О2 - 895) кДж/кг,
поглощение тепла:
кДж,
где SFeO – всего внесено FeO шихтовыми материалами, кг.
Всего поглощается тепла при диссоциации окислов железа:
= 1577,93 + 692,63 = 2270,6 кДж.
3.3.8 Тепло, уносимое корольками
Тепло, уносимое корольками металла, запутавшимися в шлаке:
Q8 = Mкор × Cкор × tкор . (3.18)
Температура корольков принимается равной температуре шлака, т.е. 1625°С. Теплоемкость корольков – теплоемкости жидкой стали, 0,84 кДж/кг·град:
Q8 = 0,300 × 0,84 × 1620 = 408,24 кДж.
3.3.9 Тепло, уносимое отходящими газами периода прогрева лома
В расчете принимается, что тепло, уносимое отходящими газами периода нагрева лома, составляет 65% от прихода тепла прогрева:
Q9 = 16875,2 × 65 / 100 = 10968,9 кДж.
3.3.10 Общий расход тепла
Общий расход тепла составит:
Qрасх = ΣQ;
Qрасх = 130011,53 + 29319,74 + 18058,53 + 1272,6 + 1644,51 +
+ 1566,19 + 2270,6 + 408,24 + 10968,9 = 195520,77 кДж.
3.3.11 Избыток тепла
Избыток тепла без учета потерь тепла конвертером составит разница между общим приходом тепла за плавку и общим расходом тепла:
Qизб = 197700,9 - 195520,77 = 2180,13 кДж.
Этот избыток тепла частично компенсирует теплопотери конвертера (через поверхность футеровки и горловину). Теплопотери определяются в зависимости от размеров конвертера, длительности перерывов между плавками, продолжительности плавки, стойкости футеровки и т.д. Они могут быть рассчитаны после определения основных размеров конвертера и продолжительности отдельных операций конвертерной плавки. Обычно потери тепла конвертером ориентировочно принимаются в пределах 1,5-4% от прихода тепла. В данном расчете принято 2,0%, тогда:
Qпот = 197700,9 × 0,02 = 3954,02 кДж.
Недостаток тепла составит:
DQ = 3954,02 - 2180,13 = 1773,892 кДж.
Тепловой баланс плавки на 100 кг металлической шихты приведен в таблице 21.
Таблица 21 – Тепловой баланс плавки
Приход тепла |
кДж |
% |
Расход тепла |
кДж |
% | |
Физическое тепло чугуна |
92718,5 |
46,898 |
Физическое тепло жидкой стали |
130011,53 |
65,18 | |
Тепло окисления С-CO |
34952,12 |
17,679 |
Физическое тепло шлака |
29319,74 |
14,7 | |
Тепло окисления С-CO2 |
12660,53 |
6,404 |
Физическое тепло отходящих газов |
18058,53 |
9,05 | |
Тепло окисления Si-SiO2 |
14838,6 |
7,506 |
Тепло, уносимое выбросами |
1272,6 |
0,64 | |
Тепло окисления Mn-MnO2 |
2576,45 |
1,303 |
Тепло, уносимое пылью |
1644,51 |
0,82 | |
Тепло окисления P-P2O5 |
3077,04 |
1,556 |
Тепло разложения извести |
1566,19 |
0,79 | |
Тепло окисления Fe-FeO |
5852,66 |
2,96 |
Тепло диссоциации окислов Fe |
2270,56 |
1,14 | |
Тепло окисления Fe-Fe2O3 |
2019,83 |
1,022 |
Тепло, уносимое корольками |
408,24 |
0,21 | |
Тепло окисления Fe-Fe2O3(пыль) |
4424,64 |
2,24 |
Потери тепла конвертером |
3954,02 |
1,98 | |
Теплота шлакообразования |
6738,24 |
3,41 |
Газы прогрева |
10968,87 |
5,499 | |
Тепло миксерного шлака |
967,08 |
0,49 |
|
|
| |
Тепло угля |
8537,08 |
4,32 |
|
|
| |
Тепло ТБО |
8338,1 |
4,22 |
|
|
| |
Итого |
197700,896 |
100,00 |
Итого |
201239,5 |
100 | |
Недостаток тепла |
1773,89 |
кДж |
1,7 |
% |
|
|