Отын жануына мысал

Кокстын жануың есептеу

Құрамы: С^г = 85,32%, Н^г = 4,56%, О^г= 4,07%, N^г=1,8%, А =7,78%, W^p=3%, S^г=4,25%.

Жану кезіндегі ауаның шығын коэфиценті α=1,25

Есептеуді 100кг отын үшін жүргіземіз.

Қайта есептеу мына тәуелділіктермен жүргізіледі:

X^Р = X^C ; X^Р = Х^Г ;

A^p = A^с =7,78∙

C^p =С^г∙ 85,32∙0,8945 = 76,32%

H^p = 4,56∙0,8945= 4,08%

О^р = 4,04∙0,8945=3,64%

N^Р =1,8∙0,8945 =1,61%

S^P= 4,25∙0,8945=3,8%

W^p=3,00%

A^p =7,78∙0,97=7,55%

Σ =100,00%

Есептеудің тексерісін жүргізу үшін материалдық балансты құрамыз, α=1,25

Келгені: Алынғаны:

1. Кокс 100кг 1.газтәрізді жанған өнім:

2.Ауа СО₂ = 6,36∙44 = 279,34кг

О₂ = 9,24∙32 = 296,0кг Н₂О =2,207∙18 = 39,73кг

N₂ = 34,75∙28 = 97,.30кг SO₂=0,119∙64 = 7,62кг

Барлығы: 1269,0кг N₂ = 34,808∙28 = 974,0кг

О₂ =1,855∙32 = 59,4кг

1360,59кг

2.Күл 7,55кг

Барлығы: 1368,14кг

3.Дәлдігі жоқ: 0,86кг

Барлығы: 1369,00кг

Түтін өнімдерінің тығыздығын анықтаймыз:

Жанудың калориометриялық температурасын табу.

Ең алдымен көмірдің жанғандағы жылу өткізгіштік қасиетін Менделеев формуласымен табамыз:

=81С^р+246Н^р-26(О^р-S^p)-6W^{p ;}

= 81∙7632+246∙4,08-26(3,54-3,8)-6∙3 = 7273 .

Жану өнімдерінің бастапқы жылу құрамы:

L_x = = = 717

Жанудың калориометриялық температурасын табамыз: α =1,25.

Газ тәрізді отынды есептеу

Жылу өткізгіштігі 1500ккал/нм³, домна немесе кокс газдарынан тұратын аралас газдың келксі құрамы берілген:

Домна газы, % Кокс газы, %

CO₂ = 12,4 CO₂ = 4,2

CO = 27,5 CO = 6,4

CH₄ = 0,5 CH₄ = 27,5

H₂ = 2,4 C₂H₄ = 1,8

N₂ = 7,5 H₂ =52,3

g = 30г/нм³ N₂ = 7,8

g = 48г/нм³

Есептеу жолымен ауа шығынын, жану өнімдерінің құрамын, мөлшерің және α = 1,2 кезіндегі калорияметриялық жану температурасын табу керек.

Газды 300ºС дейін қыздырылады.

Ауа 500ºС дейін қыздырылады.

Қалыпты жағдайда 1кг көлемдегі су буы үшін қатынас болады. Ауа ылғалдылығы 100нм³ газ үшін:

Ылғалды газдар құрамын анықтау:

Х^ылғ.=Х^құр. ∙ ;

= Х^с

.

Шыққан нәтижелерге байланысты ылғалды газ құрамы мынадай:

1. Домна газы, % Коксты газ,%

CO₂ = 12,4∙0,9564 = 11,95 CO₂ = 4,2∙0,944 = 3,96

CO = 27,5∙0,964 = 26,52 CO = 6,4∙0, 944 = 6,04

CH₄ = 0,5∙0,964 = 0,48 CH₄ = 27,5∙0,944 = 25,96

H₂ = 2,4∙0,964 = 2,31 C₂H₄ = 1,8∙0,944 = 1,7

N₂ = 57,5∙242 = 55,15 H₂ = 52,3∙0,944 = 49,36

H₂O = 0,1242∙0,964 H₂O = 0,1242∙0,944 = 5,62

100,00% 100,00%

2.Газдардың жылу шығарғыштығы:

Q = 30,2∙CO+25,8∙H₂+85,9CH₄+143,0C₂H₄+55,2∙H₂S[ ]

Q = 30,2∙26,52+25,8∙2,31+85,9∙0,48 = 900[ ];

Q =30,2∙6,04+25,8∙49,36+85,9∙25,14+142∙1,7 = 3910.

3.Домна мен кокс газдары мен қоспалар саны.

Домна газының қоспадағы бір бөлігін х деп белгілеп, табамыз:

Q = Q ∙X+Q (1-X)=1500

Бұдан х газын анықтаймыз:

CO = CO ∙X+CO (1-X)

CO = 11,95∙0,805+3,96∙0,195 = 9,62+0,77=10,39%

CO = 26,52∙0,805+6,04∙0,195 = 21,35+1,18=22,53%

CH = 0,48∙0,805+25,96∙0,195 = 0,39+5,06=5,45%

C₂H = 0,00∙0,805+1,7∙0,195 = 0,00+0,33=0,33%

H = 2,31∙0,805+49,36∙0,195 = 1,86+9,63=11,49%

N = 55,15∙0,805+7,63∙0,195 = 44,40+1,43=45,83%

H₂O = 3,59∙0,805+5,62∙0,195 = 2,88+1,10%

100∙0,805+100∙0,195 = 80,5+19,5 = 100%.

Газдың көлемдік пайыз құрамын молекулалық құрамы үшін де қабылдауға болады (газдар үшін көлемдік, пайыздық, мольдік бөліктер пара-пар).

Қатты отын үшін сияқты жану процесінің есептелуін кестеге толтырамыз. Осыған қарап, 1нм³ газ үшін ауа α =1,2 болғанда шығындалады.

L_α = =1,65 бұдан жану өнімі пайда болады:

V_α =

1 жану өнімдері үшін керекті ауа:

ℓ= ,

ал газ болса,

g=

Мазуттың жану процесін есептеу

Мазут құрамы:

Cг	Hг	Oг	Nг	Sг	Wр	Aс
87,4	11,2	0,3	0,6	0,5	2,0	0,1

Жұмыстық массасындағы күл:

%

Жанар массасынаң жұмыс массасына аудару коэффициенті:

Жұмыс массасындағы компоненттері:

т.б.

мазуттын жұмыстық массасы, %

C	H	O	N	S	Wр	A	Сумма
85,53		0,29	0,59	0,49	2,0	0,1	100,0

Жану жылулығың есептеу үшін:

Теориялық қажетті ауа көлемі:

Шындық ауа көлемі егер n = 1,15

L_Д = 1,15 · 9,66 = 11,11 м³/кг

Түтін компоненттері және көлемі, м³/кг:

.

V_Д = 1,6 + 1,39 + 0,003 + 0,304 + 8,77 = 12,07 м³/кг.

Түтін құрамын есептеу жолы:

т.б.

Түтің құрамы, %

СО2	Н2О	SО2	О2	N2	Сумма
13,26	11,52	0,02	2,52	72,68	100,0

Түтін өнімдерінің тығыздығы:

2. ОТҚА ТӨЗІМДІЛЕР

Металл өндірудің барлық процестері 1200 – 2273⁰ К (1473 – 2000⁰ С), кейде бұдан да жоғары температурада жүреді. Сондықтан металл қорыту үшін осындай температураға шыдай алатын материалдар алу керек. Жоғары температурада бүлінбей, өзінің физика – химиялық қасиетін сақтай алатын заттарды отқа төзімді материал деп атайды.

Қара және түсті металлургияның балқыту агрегаттары мен қыздыру қондырғыларының ішкі жағы осындай отқа төзімді материалмен астарланады.

Технологиялық процестің ерекшелігі мен атқаратын қызметіне байланысты, отқа төзімді материалдарға мынадай шарттар қойылады:

1. Қорытылатын металл немесе қорытпаның балқу температурасынан жоғары температурада балқыту агрегаттарының жұмысын қамтамасыз ету үшін материалдың отқа төзімді болуы.

2. Температура кенеттен өзгергенде өз көлемін сақтауы және жарылып, сынбауы үшін материалдың термиялық төзімді болуы.

3. Жоғары температурада күштің әсерінен болатын деформацияға төзімділігі.

4. Балқыған металл немесе оның тотықтары шлак, газбен әрекеттеспеуі үшін, материалдың химиялық тұрақтылығының жоғары болуы.

Отқа төзімділік дәрежесіне қарай материалдар: төзімділігі орташа 1853 – 2043⁰ К (1580–1770⁰С), төзімділігі жоғары 2073 – 2273⁰К (1770–2000⁰ С) және төзімділігі өте жоғары 2273⁰ К (2000⁰ С-тан астам) болып үшке бөлінеді.

Металлургия өндірісінде көп тараған материалдар химиялық және минералогиялық құрамына байланысты қышқылды, алюмосиликатты, негізгі және бейтарап материалдар болып төрт топқа бөлінеді.

Отқа төзімді қышқылды материалдар тобына динас пен кварц құмы жатады. Династан жасалған бұйымдардың түріне байланысты олардың құрамында 93 – 97% SiO₂ болады. Олай болса, династың құрамындағы негізгі зат кварц құмы болып табылады. Династың отқа төзімділігі 1983 – 2003⁰К (1710 – 1730⁰С).

Күштің әсерінен болатын деформацияның басталуы кезіндегі температура 1923 – 1943⁰К (1650 – 1670⁰С) және термиялық төзімділігі (жылу алмасу саны) 2 – 3 болады.

Динас бессемер конвертерлерін астарлау, қышқылда болатын процестермен жұмыс істейтін мартен пештерінің алдыңғы және артқы қабырғалары мен түптерін, жалын шағылыстырғыш пештердің тік каналдарын, қабырғаларын, күмбездерін, шлак ұстағыштары мен регенераторларын, шыны қорыту пештерін астарлау үшін қолданылады.

Отқа төзімді алюмосиликатты материалдар шала қышқылды, шамотты, молглиноземді болып үш топқа бөлінеді.

Металлургия өндірісінде шамот пен молглиноземді материалдар жиі пайдаланылады.

Шамот каолин мен отқа төзімді сазбалшық қоспасын күйдіру арқылы алынады. Бұл материалдың құрамында 30 – 46% Al₂O₃ болады.

Түріне байланысты шамоттың отқа төзімділігі 1953 – 2003⁰ К (1320-1730⁰С). Күштің әсерінен болатын деформацияның басталуы кезіндегі жоғары температурасы 1523 – 1673⁰ К (1250-1400⁰ С), термиялық төзімділігі 20 – 25. Шамот, домна пештерін астарлау, оның ауа қыздырғыштары мен мартен пештері регенераторларының қабырғаларын, шлак ұстағыштарын, төменгі қабаттары мен әр түрлі қыздырғыш құрылыстарын қалау үшін қолданылады.

Молглиноземді отқа төзімді материалдар құрамында 45%-тен астам Al₂O₃ болады. Бұл материалдардың отқа төзімділігі 2043 – 2273⁰ К (1770-2000⁰ С). Күштің әсерінен деформацияның басталуы кезіндегі температура 1720 – 1878⁰ К (1450-1600⁰ С), оның термиялық төзімділігі 6 – 25.

Молглиноземді материалдар мартен пештерінің регенератор саптамаларының жоғарғы қабырғаларын қалау және әр түрлі қоспалар балқытуға арналған тигельдер жасау үшін қолданылады.

Негізгі отқа төзімді материалдар тобына магнезит пен доломит жатады. Магнезитті MgCO₃ тау жынысын өндеу арқылы алады. Магнезит материалдарының құрамында магний тотығы MgO 45%-ке дейін болады. Магнезит материалдары кірпіш және ұнтақ күйінде жасалады. Кірпіш үгіндісінен жасалған магнезит бұйымдарының құрамында 85% MgO, ал ұнтақ күйіндегісінде 85 – 91%-ке дейін магний тотығы болады, отқа төзімділік температурасы 2273⁰ (2000⁰С)-тан жоғары. Күштің әсерінен онда болатын деформацияның басталуы кезіндегі температурасы 1813 – 1863⁰ К, термиялық төзімділігі 2 – 6, ұнтақ бөлшектерінің мөлшері 8 – 15 мм. Магнезит кірпіштері мен ұнтақтары негізгі процесс бойынша жұмыс істейтін мартен пештерінің алдыңғы және артқы қабырғаларын, бүркеншіктері мен түптерін, электр пешінің ішкі қабырғаларын қалау және мартен пеші мен электр пештерінің түптерін пісіру үшін қолданылады.

CaCO₃, MgCO₃ доломит – құрамында 52-58% CaCO₃, 35-38% MgCO₃ және Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃ т.б. қоспалары бар тау жынысы. Бұл материал металлургия өндірісінде шикі және күйдіріліп өнделген күйінде қолданылады. Мартен пештерінің шихта түсіретін тесіктерінің табалдырықтарын үстемелеу, артқы қабырғаларына құю үшін пайдаланылатын доломит 5-30 миллиметр мөлшерінде ұсақталған шикі күйінде, ал артқы қабырғаларының құламаларына қойылатын доломит 4-20 миллиметр мөлшерінде күйдірілген күйінде қолданылады. Доломит пен тас көмір қарамайының қоспасын (95% доломит, 5% қарамай) жаншу арқылы, болат қорытатын электр пештері мен негізгі конвертерлердің қабырғаларына қаланатын отқа төзімді материал алынады.

Бейтарап отқа төзімді материалдар тобына магнезит-хромнан жасалған бұйымдар жатады. Бұл материалдардың құрамы: 8-15% Cr₂O₃, 65-70% MgO күштің әсерінен деформацияның басталуы кезіндегі жоғары температура 1773 – 1833⁰ К (1500-1560⁰ С), термиялық төзімділігі 25, отқа төзімділігі 2000⁰ С-тан жоғары.

Соңғы 15 жылдың ішінде магнезит – хромит металлургиядан динас материалдарын ығыстырып келеді. Өйткені бұл материал негіздік, қышқылдық қасиеті бар ортада жұмыс істеуге тиімді және басқа материалдарға қарағанда отқа төзімділігі мен термиялық төзімділігі жоғары.

Магнезит – хромит материалдары металлургия өндірісінде мартен пештерінің күмбездері мен бүркеншіктерін және болат қорыту пештері мен агрегаттарының ішкі қабырғаларын қалау үшін пайдаланылады.