Определение состава колошникового газа

Образующийся у фурм горновой газ проходит путь от горна до колошника, непрерывно меняя свой состав. На выходе из печи колошниковый газ содержит СО₂, СО, N₂, Н₂ и, возможно, СН₄. Содержание этих компонентов (в объемных процентах) определяют с помощью соответствующих газоанализаторов. Содержание влаги в колошниковом газе не анализируется, а при необходимости определяется расчетом по балансовым уравнениям.

Количество двуокиси углерода

Двуокись углерода (СО₂) является преимущественно продуктом непрямого восстановления окислов железа и марганца, т.е. содержит в себе кислород шихты за вычетом кислорода карбонатов (главным образом, флюса) и летучих кокса, а также кислорода, отнятого от окислов водородом

V _{CO кг} = (V _{O ш} - V _{O фл} - V _{O H} )∙2∙ R _i + V _{O фл}∙ R _i

где V _{CO кг} - содержание СО₂ в колошниковом газе, м³; V _{O ш} - количество кислорода шихты, переходящего в газ, м³; V _{O фл} - количество кислорода флюса и летучих кокса, м³; V _{O H} - количество кислорода шихты, отнятого водородом при восстановлении, м³.

Количество кислорода шихты, переходящего в газ, м³

V _{O ш} = V _{O Fe} + V _{O Mn} + V _{O P} + V _{O SiO} + V _{O фл}

кислород оксидов железа, м³

V _{O Fe} = M _{O Fe}∙

кислород оксидов марганца, м³

V _{O Mn} = M _{O Mn} ∙

кислород оксидов фосфора, м³

V _{O P} = M _{O P} ∙

кислород оксида кремния, из которой кремний восстанавливается и переходит в чугун, м³

V _{O SiO} = M _{O SiO} ∙

кислород флюсов и летучих кокса определяется из условия, что в летучих содержится 0,3 % СО₂ (в пересчете на кокс), м³

V _{O фл} = M _{O фл} ∙

или в кг

М _{O ш} = V _{O ш} ∙

Количество окиси углерода, водорода и азота

Углерод прямого восстановления

При прямом восстановлении на 1 атом кислорода тратится 1 атом улерода C + (1/2)O₂ = CO, т.е. количество углерода затраченного на восстановление составит, кг

C _d = O _d ∙

Предполагается, что половина кислорода флюса и летучих кокса не принимает участие в восстановительных процессах. Тогда кислород отнятый прямым путем равен, кг

O _d = М _{O ш}∙ R _d – ∙ М _{O фл}

Углерод, сжигаемый на фурмах:

С _Ф = С _к + С _пут – С _d – [С]

где С _к, С _пут, С _d и [С] - количество углерода соответственно в коксе, ПУТ, на прямое восстановление и в чугуне.

Количество кислорода, необходимое для сжигания углерода кокса и ПУТ у фурм (C + O₂ = CO), м³:

О _д = С _Ф ∙

Количество кислорода в единице дутья, м³ О₂/м³ дутья:

О '_д= ω ∙(1 – f) + 0,5 ∙ f

Количество азота в единице дутья, м³ N₂/м³ дутья:

N '_д = (1 – ω)∙(1 – f)

Количество влажного дутья, м³:

V _вл.д = О _Д / О '_Д

В дутье содержится влаги, м³:

V _вл = V _вл.д ∙ f

или в кг

М _вл. = V _вл ∙

Количество сухого дутья, м³:

V _д = V _вп.д – V _вл

Количество кислорода в сухом дутье, м³:

V _{O сух.д} = V _д ∙ ω

или в кг

М _{О сух.д.} = V _{О сух.д} ∙

Количество азота в сухом дутье, м³:

V _{N сух.д} = V _д ∙ (1 – ω)

или в кг

М _{N сух.д} = V _{N сух.д} ∙

Масса дутья, кг:

M _вл.д. = М _вл + М _{O сух.д} + М _{N сух.д}

Количество свободного водорода и метана в коксе.

Количество метана колошникового газа:

в кг М _{сн кг} = М _К ∙ СН₄

в м³ V _{cн кг} = СН₄ ∙ ,

где СН_4К – содержание метана в коксе. %

Количество водорода колошникового газа Н₂ без учета вдуваемого природного газа, кг:

М _{Н кг} = М _{Н к} + М _{Н пут} + М _{Н д} + М _{Н гидр} – М _{Н восст}

где М _{Н к} – количество водорода вносимого коксом, кг; М _{Н пут} - количество водорода вносимого ПУТ, кг; М _{Н д} - количество водорода вносимого дутьем, кг; М _{Н гидр} - количество водорода вносимого гидратной влагой, кг; М _{Н восст} - количество водорода, израсходованного на восстановление без учета природного газа, кг.

Количество водорода, вносимого в печь коксом.

в кг М _{Н к} = М _к ∙ Н _к

в м³ V _{H к} = Н _к ∙

Количество водорода, вносимого в печь ПУТ и влагой ПУТ.

в кг М _{Н пут} = М _пут ∙ Н_2пут + М _пут ∙ W _пут ∙

в м³ V _{H пут} = М _{Н пут} ∙

Количество водорода, вносимого в печь гидратной водой. По условиям плавки 30% внесенной в печь гидратной воды разлагается с получением водорода:

в кг М _{Н Огидр}= 0.3∙(М _рс∙Н₂О_рс+ М _жр∙Н₂О_жр+ М _д∙Н₂О_д

с образованием водорода

в кг М _{Н гидр} = М _{Н О гидр} ∙

в м³ V _{H гидр} = М _{Н гидр} ∙

Количество водорода, вносимого в печь дутьем в кг М _{Н д} = М _вл ∙

в м³ V _{H д} = Н_{2 д} ∙

Степень использования водорода в восстановительных процессах по условиям плавки составляет η_H , т.е. 1–η_H водорода, поступающего в печь, переходит в колошниковый газ:

в кг М _{Н кг} = (1 – η _H )∙(М _{Н к} + М _{Н пут} + М _{Н д} + М _{Н гидр})

в м³ V _{H кг} = М _{Н кг} ∙

Количество водорода, израсходованного на восстановление без учета природного газа в кг М _{Н восст} = η _H ∙(М _{Н к} + М _{Н пут} + М _{Н д} + М _{Н гидр})

в м³ V _{H восст} = М _{Н восст} ∙

Количество водорода, израсходованного на восстановление с учетом природного газа, м³

V _{(H )восст} = V _{(Н )восст.пр.гор.пг} + V _{H восст}

Содержание водорода колошникового газа с учетом природного газа

в м³ V _{H кг} = V _{(Н )пг.кг} + V _{H кг}

в кг М _{H кг} = V _{H кг} ∙

Количество кислорода шихты, отнятого водородом при восстановлении

В процессе восстановления окислов каждый моль Н₂ отнимает 0,5 моля кислорода по реакции FeO + H₂ = Fe + H₂O, тогда

V _{O H} = 0.5 ∙ V _{H восст}

Количества двуокиси углерода в колошниковом газе

в м³ V _{CO кг} = (V _{O ш} – V _{O фл} – V _{O H} )∙2∙ R _i + V _{O фл}∙ R _i

в кг М _{СО кг} = V _{СО кг} ∙

Количество СО, переходящего в колошниковый газ без учета природного газа. Газифицируется углерода шихты без учета природного газа, кг

C _г = C _к + C _пут + C _фл – [C]

Количество углерода монооксида углерода без учета природного газа, кг С _СО = С _г – С _СО

Количество монооксида углерода газа без учета природного газа

в кг CО_кг = С _СО ∙

в м³ V _СОкг = CО_кг ∙

Количество монооксида углерода с учетом природного газа

в м³ V _СОкг = V _{(СО)пр.гор.пг} + V _СОкг

в кг М _СОкг = V _СОкг ∙

Количество азота колошникового газа

в м³ V _{N кг} = V _{(N )пр.гор.пг} + V _{N сух.д}

в кг М _{N кг} = V _{N кг} ∙

Проверка степени непрямого восстановления

где β = O '_д/ N '_д

Дата добавления: 2015-07-18