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
Qдисс. = 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 rd).
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
Qчугуна = Мчугуна∙(147 + 0,756∙t)
где t – температура чугуна,
Qчугуна = 1000∙(147 + 0,756∙1425) = 1224300 кДж.
9. Тепло, уносимое шлаком. По условию температура шлака 1490°С, следовательно теплосодержание шлака рассчитаем по формуле
Qшлака = Мшлака∙(1774,5 + 1,68∙(t – 1450)
где t – температура шлака.
Qшлака = 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.