Расход тепла

1. Тепло диссоциации восстанавливаемых оксидов

а) оксид железа Fe₂O₃ диссоциирует по реакции

Fe₂O₃ = 2Fe + 1,5O₂ – 827020 кДж

б) оксид железа FeO диссоциирует по реакции

FeO = Fe + 0,5O₂ – 270610 кДж

в) оксид марганца MnO диссоциирует по реакции

MnO = Mn + 0,5O₂ – 406220 кДж

.

г) оксид марганца Mn₃O₄ диссоциирует по реакции

Mn₃O₄ = 3Mn + 2O₂ – 1450840 кДж

д) оксид марганца MnO₂ диссоциирует по реакции

MnO₂ = Mn + O₂ – 530880 кДж

В составе шихтовых материалов нет оксида MnO₂.

е) оксид фосфора Р₂О₅ диссоциирует по реакции

Р₂O₅ = 2Р + 2,5O₂ – 1554000 кДж

ж) часть SiO₂ диссоциирует по реакции

SiO₂ = Si + O₂ – 872970 кДж

з) общий расход тепла на диссоциацию оксидов

Q_дисс. = 5418703,96+975718 +10295,35 + 4084,1 + 39996,08 +

+249378,43 = 6698176,1 кДж

2. Тепло на перевод серы в шлак.

Для сульфидной и органической серы реакция имеет вид

CaO + S = CaS + 0,5 О₂ – 174178.

Для сульфатной серы имеет место реакция

CaSO₄ = CaS + 2O₂ – 921178 кДж

Сульфатная сера в составе шихтовых материалов отсутствует.

3. Тепло на разложение карбонатов.

Так как карбонаты в доменной печи разлагаются полностью, то по их количеству в шихте можно определить затраты тепла на реакции разложения.

MgCO₃ = MgO + CO₂ – 101850 кДж

MnCO₃ = MnO + CO₂ – 125370 кДж

CaCO₃ = CaO + CO₂ – 178500 кДж

В данном расчете шихтовые материалы не содержат карбонатов.

4. Расход тепла на разложение углекислоты флюса и летучих

В приходной части баланса учтено тепло от реакций прямого восстановления, поэтому здесь следует выделить расход тепла на диссоциацию части СО₂ флюса и летучих (пропорционально r_d).

Часть СО₂ флюса и летучих разлагается по реакции

СО₂ = СО + 0,5О₂ – 284260 кДж

Шихтовые материалы не содержат флюсов.

5. Расход тепла на разложение влаги дутья.

Водяной пар полностью диссоциирует в фурменной зоне печи

Н₂О = Н₂ + 0,5О₂ – 242800 кДж

,

.

6. Расход тепла на выделение и испарение гидратной влаги.

На разложение гидратов и испарение воды расходуется 4200 кДж/кг.

Тепло на разложение гидратов не расходуется, т.к. рудная смесь состоит из агломерата, а марганцевая руда в шихте отсутствует.

7. Затраты тепла на испарение гигроскопической влаги.

Здесь учитывается нагрев гигроскопической влаги до 100 °С и её испарение, что требует 2474 кДж/кг.

Количество гигроскопической влаги

В данном примере гигроскопическая влага имеется в рудной смеси и коксе).

8. Тепло, уносимое чугуном. Т.к по условию температура чугуна 1425º С теплосодержание чугуна будем определять по формуле для передельного чугуна

Q_чугуна = М_чугуна∙(147 + 0,756∙t)

где t – температура чугуна,

Q_чугуна = 1000∙(147 + 0,756∙1425) = 1224300 кДж.

9. Тепло, уносимое шлаком. По условию температура шлака 1490°С, следовательно теплосодержание шлака рассчитаем по формуле

Q_шлака = М_шлака∙(1774,5 + 1,68∙(t – 1450)

где t – температура шлака.

Q_шлака = 365∙(1774,5 + 1,68∙(1490 – 1450)) = 672220,5 кДж.

10. Унос тепла колошниковым газам.

где - теплосодержание компонентов колошникового газа при температуре 200 °С, по условию

Таблица 12 – Тепловой баланс доменной плавки

При расчетах полагают, что величина тепловых потерь с невязкой должна составлять для передельного чугуна 2-10%, для литейного чугуна – 5-13%.

Тепловые потери данного расчета равны 5,66% и находятся в пределах нормы для передельного чугуна.