Тепло, уносимое пылью отходящих газов

Потери тепла, уносимого пылью, складываются из потерь тепла, уносимого пылью в виде Fe₂O₃, извести и агломерата

; (3.16)

, (3.17)

где – количество Fe₂O₃, образовавшейся в результате испарения и последующего окисления железа, кг;

С_пыли – теплоемкость пыли, которую принимают равной теплоемкости шлака при t_пыли, кДж/кг·град;

t_пыли – температура пыли, равная температуре отходящих газов (1515 ^оС);

C_пыли = 0,73 + 0,0003 × (1515 + 273) = 1,27 кДж/кг·град.

Тогда:

кДж.

Потерями тепла, уносимого известью и агломератом, можно пренебречь, так как они невелики из-за кратковременного нахождения указанного материала в полости конвертера. Кроме того, их нагрев происходит преимущественно за счет тепла отходящих газов, которое уже учтено выше:

1648,51 кДж.

3.3.6 Тепло диссоциации извести

При диссоциации извести по реакции:

CaCO₃ ® СаО + СО₂ - 177237 кДж/кг·моль СО₂

поглощение тепла равно

кДж,

где 0,389 – количество СО₂, выделившегося из извести, кг;

44 – молекулярный вес СО₂, кг;

177237 – тепловой эффект диссоциации CaCO₃, кДж/кг·моль СО₂.

3.3.7 Тепло диссоциации окислов железа, внесенных шихтой и футеровкой

При диссоциации Fe₂O₃ по реакции:

Fe₂O₃ ® 4,19 ∙ (2Fe + 1,5O₂ - 1230) кДж/кг,

где SFe₂O₃ – всего внесено Fe₂O₃ шихтовыми материалами, кг.

При диссоциации FeO по реакции:

FeO ® Fe + 4,19 ∙ (0,5О₂ - 895) кДж/кг,

поглощение тепла:

кДж,

где SFeO – всего внесено FeO шихтовыми материалами, кг.

Всего поглощается тепла при диссоциации окислов железа:

= 1577,93 + 692,63 = 2270,6 кДж.

3.3.8 Тепло, уносимое корольками

Тепло, уносимое корольками металла, запутавшимися в шлаке:

Q₈ = M_кор × C_кор × t_кор. (3.18)

Температура корольков принимается равной температуре шлака, т.е. 1625°С. Теплоемкость корольков – теплоемкости жидкой стали, 0,84 кДж/кг·град:

Q₈ = 0,300 × 0,84 × 1620 = 408,24 кДж.

3.3.9 Тепло, уносимое отходящими газами периода прогрева лома

В расчете принимается, что тепло, уносимое отходящими газами периода нагрева лома, составляет 65% от прихода тепла прогрева:

Q₉ = 16875,2 × 65 / 100 = 10968,9 кДж.

3.3.10 Общий расход тепла

Общий расход тепла составит:

Q_расх = ΣQ;

Q_расх = 130011,53 + 29319,74 + 18058,53 + 1272,6 + 1644,51 +

+ 1566,19 + 2270,6 + 408,24 + 10968,9 = 195520,77 кДж.

3.3.11 Избыток тепла

Избыток тепла без учета потерь тепла конвертером составит разница между общим приходом тепла за плавку и общим расходом тепла:

Q_изб = 197700,9 - 195520,77 = 2180,13 кДж.

Этот избыток тепла частично компенсирует теплопотери конвертера (через поверхность футеровки и горловину). Теплопотери определяются в зависимости от размеров конвертера, длительности перерывов между плавками, продолжительности плавки, стойкости футеровки и т.д. Они могут быть рассчитаны после определения основных размеров конвертера и продолжительности отдельных операций конвертерной плавки. Обычно потери тепла конвертером ориентировочно принимаются в пределах 1,5-4% от прихода тепла. В данном расчете принято 2,0%, тогда:

Q_пот = 197700,9 × 0,02 = 3954,02 кДж.

Недостаток тепла составит:

DQ = 3954,02 - 2180,13 = 1773,892 кДж.

Тепловой баланс плавки на 100 кг металлической шихты приведен в таблице 21.

Таблица 21 – Тепловой баланс плавки

Приход тепла	кДж	%	Расход тепла	кДж	%
Физическое тепло чугуна	92718,5	46,898	Физическое тепло жидкой стали	130011,53	65,18
Тепло окисления С-CO	34952,12	17,679	Физическое тепло шлака	29319,74	14,7
Тепло окисления С-CO2	12660,53	6,404	Физическое тепло отходящих газов	18058,53	9,05
Тепло окисления Si-SiO2	14838,6	7,506	Тепло, уносимое выбросами	1272,6	0,64
Тепло окисления Mn-MnO2	2576,45	1,303	Тепло, уносимое пылью	1644,51	0,82
Тепло окисления P-P2O5	3077,04	1,556	Тепло разложения извести	1566,19	0,79
Тепло окисления Fe-FeO	5852,66	2,96	Тепло диссоциации окислов Fe	2270,56	1,14
Тепло окисления Fe-Fe2O3	2019,83	1,022	Тепло, уносимое корольками	408,24	0,21
Тепло окисления Fe-Fe2O3(пыль)	4424,64	2,24	Потери тепла конвертером	3954,02	1,98
Теплота шлакообразования	6738,24	3,41	Газы прогрева	10968,87	5,499
Тепло миксерного шлака	967,08	0,49
Тепло угля	8537,08	4,32
Тепло ТБО	8338,1	4,22
Итого	197700,896	100,00	Итого	201239,5
Недостаток тепла	1773,89	кДж	1,7	%

Список литературы

1. Лякишев Н.П., Цветков Ю.В., Югов П.И. Создание металлургических технологий утилизации и переработки промышленных и бытовых отходов // Сталь. – 1999. – №5. – С.98-99.

2. Пурим В.Р. Использование ТБО в качестве топлива // Промышленная энергетика. – 2001. – №7. – С.87-91.

3. Мокринский А.В., Соколов В.В., Протопопов Е.В. и др. Переработка отработанных автомобильных покрышек в кислородно-конвертерном процессе // Черная металлургия. – 2004. – №6. – С.39-41.

4. Пат. 1315738, Россия, МКИ, С21С5/28. Способ переработки твердых бытовых отходов в кислородном конвертере // Протопопов Е.В., Соколов В.В., Волынкина Е.П. и др.

5. Зарвин Е.Я. Материальный баланс кислородно-конвертерной плавки // Методические указания к дипломному и курсовому проектированию. – ЛОТ СМИ. – Новокузнецк, 1983. – 29 с.

6. Николаев А.Л. Тепловой баланс кислородно-конвертерной плавки // Методические указания к дипломному и курсовому проектированию – СибГИУ. – Новокузнецк, 2001. – 17 с.

7. Чернышева Н.А., Дерин Ю.И. Элементы расчета материального и теплового баланса кислородно-конвертерной плавки с использованием скрапа // Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Теория и технология производства стали». – СибГИУ. – Новокузнецк, 2005. – 15 с.

Учебное издание

Составители:

Протопопов Евгений Валентинович

Ганзер Лидия Альбертовна

Калиногорский Алексей Николаевич

Васильева Татьяна Александровна