Розрахунок кількості водню в колошниковому газі

5.1. Розрахунок кількості водню в колошниковому газі

а) Утворюється водню при неповному горінні в доменній печі природного газу:

Vн_2г= ПГ·(2·СН_4пг+3·С₂Н_6пг+4·С₃Н_8пг+5·С₄Н_10пг+6·С₅Н_12пг)·0,01 =8,2·(2·94+3·1,5+4·0,8+5·0,2+6·0,4)·0,01=16,326,м³/100 кг чугуна.

б) Утворюється водню з вологи дуття по реакції:

Н₂О + С = Н₂ + СО

Vн_2вол = V_д · φ_д · 0,01=152,384· 2 · 0,01=3,047, м³/100 кг чавуну.

в) Водень летких речовин коксу:

Vн_2лк=К·V_к·Н_2лк·10^-4· =49,972·1·25·10^-4·11,2=1,399, м³/100 кг чавуну.

г) Водень органічної маси коксу:

Vн_2орг= К·Н_2орг·0,01· =49,972·0,4·0,01·11,2=2,238,  м³/100 кг чавуну.

д) Приймаємо, що на реакції непрямого відновлення витрачається 1/3 частина водню, що утворюється в доменній печі.

е) Всього в колошниковому газі водню:

=(Vн_{2 г}+Vн_{2 вол}+Vн_{2 лк}+Vн_{2 орг})· =(16,326+3,047+1,399+2,238)· =

=15,341, м³/100 кг чавуну. 

 

5.2. Розрахунок кількості СО2 в колошниковому газі

Основне джерело СО₂ в доменному газі – це відновлення оксидів заліза за допомогою СО. Вищі оксиди заліза (Fe₂O₃ та Fe₃O₄) відновлюються ​​до FеO повністю по реакціям непрямого відновлення. Для зручності обчислень будемо умовно вважати, що на цій стадії непряме відновлення оксидів заліза йде виключно за участю СО, а водень бере участь як відновник тільки лише на стадії відновлення FеO до Fе. Таке допущення не змінює результатів розрахунку.

У даних про хімічний склад агломерату та окатишів зазвичай указують загальний вміст Fе і вміст FеO. Природно, ні металевого заліза, ні FеO у вільному стані в залізорудних матеріалах немає. Вказана кількість FеO входить до складу інших сполук, наприклад, Fе₃O₄ = Fе₂O₃·FеO, але для розрахункового аналізу процесів відновлення будемо умовно вважати FеO вільним оксидом, а також що все інше залізо знаходяться у вигляді Fe₂O₃.

а) Усього Fe₂O₃ в шихті:

Fе₂O_3ш = Fе_ч–0,01·(А·FеO_а + О·FеO_о)· · =

= 93,934-0,01·(146,531·13,2 + 25,922·1,29)· ·  =

=112,329, кг/100кг чавуну,

де 56 – атомна маса заліза,

72 и 160 – молекулярні маси FeO и Fe₂O₃.

б) Кількість СО₂, що утворюється при відновленні Fe₂O₃ до FeO по реакції:

Fe₂O₃ + СО = 2 FeO + СО₂

Fe₂O_3ш · =112,329·0,14=15,726, м³/100кг чавуну.

в) Відновлюється заліза з FeO непрямим шляхом:

Fe_ч (1 – r_d)=93,934·(1-0,374)=58,754, кг/100кг чавуну.

г) З цієї кількості відновлюється заліза воднем по реакції:

FeO + Н₂ = Fe + Н₂О

· · =15,341·0,5·2,5=19,176,кг/100кг чавуну.

д) Відновлюється заліза по реакції:

FeO + СО = Fe + СО₂

Fe_ч·(1–r_d) – · · =58,754-19,176=39,577, кг/100кг чавуну.

При цьому утворюється СО₂:

Fe_ч·(1–r_d) – · · · =15,831, м³/100кг чавуну.

е) Усього утворюється СО₂ при відновленні оксидів заліза:

= Fe₂O_3ш· + Fe_ч·(1–r_d) – · · · =15,726+15,831=31,557,  м³/100кг чавуну.

ж) СО₂ летких речовин коксу:

=К·V_к·СО_2лк·10^-4· =49,972·1·9·10^-4·0,51=

=0,022, м³/100 кг чавуну.

з) Кількість СО₂ у колошниковому газі:

= + =31,557+0,022=31,580, м³/100 кг чавуну.