 |
|
Расход угля, воздуха и состав отходящих газов.
Расход топлива при плавке в отражательной печи принимается по практически достигнутым коэффициентам (10,5-17,0 % от веса твердой шихты). Если они почему-либо вызывают сомнение, то для проверки проводится расчет теплового баланса.
В основном на величину расхода топлива влияют следующие обстоятельства:
1) Качество форсунок и их обслуживание.
2) Форсирование процесса горения (ввод горячего воздуха, обогащение дутья кислородом, ввод воздуха под давлением и т.д.).
3) Характер шихты и степень её подготовленности к плавке.
4) Вид топлива и его качество (калорийность, зольность, содержание летучих веществ).
Для нашего примера (топливо – пылевидный уголь) принимаем расход угля – 12% от веса твердой шихты.
Состав топлива:
| С | H2 | N2 | S | O2 | Зола | Влага |
| 73,3 | 4,5 | 2,0 | 0,4 | 3,8 | 8,0 | 8,0 |
Состав золы угля, %: 43,0 SiO2 ; 5,0 CaO; 24,0 Al2O3 ; 28,0 Fe2O3 .
Перед поступлением в мельницу уголь подсушивается до содержания 1 % влаги. Тогда состав угля можно записать следующим образом, %: C – 78,8; H2 – 4,8;
N2 – 2,15; S – 0,43; O2 – 4,08; зола – 8,6; H2O - 1,0.
Как видно из таблицы 5, масса шихты равна 227,83 кг, включая 96,46 кг конвертерного шлака. Часть этого шлака заливается в печь в жидком виде, часть поступает в виде дробленых корок. Уголь на жидкий шлак не затрачивается. Небольшой затратой тепла для поддержания его в расплавленном состоянии и
подогрева до температуры выпускаемого шлака обычно пренебрегают.
Примем, что 10 % общего количества конвертерного шлака, или 9,65 кг, поступает в виде холодных корок. Тогда общая масса твердой шихты равна
227,83 – 96,46 + 9,65 = 141,02 кг, а расход подсушенного угля составит 16,92 кг.
Для расчета количества воздуха необходимо определить количество кислорода, расходуемое на реакции:
C+ O2= CO2
2H2+O2=2H2O
S+ O2= SO2
Оно равно 42,01 кг.
Из этого количества следует вычесть 0,77 кг кислорода, содержащегося в топливе:
42,01– 0,69 = 41,32 кг.
По количеству кислорода легко рассчитать количество воздуха (23 % O2 и 77 % N2 по массе и 21 % O2 и 79 % N2 по объёму; 1м3 воздуха весит 1,293 кг):
41,32 кг – 23 %
Х – 100 %
X = 41,32×100 : 23 =179,7 кг.
По результатам обсчета реакций можно составить таблицу 6 – теоретический состав отходящих газов (без учёта таблицы 5).
Таблица 6 – Теоретический состав отходящих газов (по топливу)
| Компоненты | кг | % (мас.) | м3 | % (объёмн.) |
| CO2 | 48,76 | 25,49 | 24,82 | 17,65 |
| H2O | 4,05 | 2,12 | 5,04 | 3,58 |
| SO2 | 0,14 | 0,07 | 0,049 | 0,034 |
| N2 | 138,33 | 72,32 | 110,66 | 78,73 |
| Итого | 191,28 | 140,57 |
Полезно учесть и распределение золы угля. Обычно считают, что в шлак попадает от 50 до 75 % общего количества вносимой с топливом золы, а остальное выносится из печи вместе с пылью. Часть этой пыли оседает в газоотводе, а часть
уносится в трубу. Добавим в таблицу 5 все рассчитанные данные и составим
полный материальный баланс отражательной плавки огарка (таблица 7).
Таблица 7 – Материальный баланс отражательной плавки огарка
| Компонент | Приход, кг | Итого | Расход, кг | Итого | |||||||
| концентрат | Конверт. шлак | Кварц | Известняк | Топливо | Воздух | Штейн | Шлак | Отход. газы, угар, пыль | |||
| Cu | 15,7 | 1,73 | - | - | - | - | 17,13 | 15,2 | 2,16 | 0,07 | 17,43 |
| Fe | 33,6 | 48,23 | - | 0,28 | - | 82,63 | 48,23 | 34,12 | 0,28 | 82,63 | |
| S | 39,4 | 0,96 | - | - | 0,072 | - | 40,43 | 23,92 | - | 16,44 | 40,36 |
| Zn | 6,8 | 1,92 | - | - | - | - | 8,72 | 2,72 | - | 8,72 | |
| SiO2 | 0,7 | 24,3 | 18,8 | 0,62 | 0,62 | - | 45,05 | - | 44,42 | 0,62 | 45,04 |
| Al2O3 | 2,0 | 3,5 | 1,01 | - | 0,34 | - | 6,85 | - | 6,51 | 0,34 | 6,85 |
| CaO | 0,5 | 0,48 | 0,27 | 3,94 | 0,072 | - | 5,26 | - | 5,19 | 0,07 | 5,26 |
| O2 | - | 15,34 | 2,39 | - | 0,81 | 41,32 | 59,86 | 5,61 | 9,63 | 6,62 | 21,56 |
| C | - | - | - | - | 13,33 | - | 13,33 | - | - | - | - |
| H2 | - | - | - | - | 0,81 | - | 0,81 | - | - | - | - |
| N2 | - | - | - | - | 0,36 | 138,38 | 138,74 | - | - | 138,74 | 138,74 |
| H2O | - | - | - | - | 0,17 | - | 0,17 | - | - | 4,05 | 4,05 |
| CO2 | - | - | - | 3,09 | - | - | 3,09 | - | - | 51,85 | 51,85 |
| SO2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,14 | 0,14 |
| Проч. | 1,3 | - | - | 0,73 | - | - | 2,03 | - | 1,3 | - | 1,3 |
| Итого | 96,46 | 22,99 | 8,38 | 16,86 | 179,7 | 424,39 | 95,68 | 109,33 | 218,92 | 424,39 |
Тепловой баланс
На основе данных материального баланса с целью уточнения расходных коэффициентов по топливу можно составить ориентировочный тепловой баланс работы отражательной печи.
Для составления этого баланса принимаем:
1.Теплотворная способность пылеугля равна 25500 кДж/кг
16,92×25500×1=431460 кДж
2. Считаем, что печь работает без подогрева воздуха. Температура воздуха и пылеугля составляет 20 °С. Температура огарка 700 °С. Теплоёмкости газов и воздуха принимаем по, теплоёмкости шлаков ориентировочно равны 1,25,
штейна – 1,05 и шихты – 0,92 кДж/кг·град .
141,016×0,92×20=2594,69 кДж
4. Температура отходящих газов снижается до 1100 °С из-за подсоса воздуха. Пренебрегая некоторыми деталями, не имеющими существенного значения, составляем ориентировочный тепловой баланс отражательной плавки огарка
86,814×1,25×1100=119,369 кДж