Расчет доменной плавки 3 страница

или

М _{(Н О)дпг} = V _{(Н О) дпг} ∙ = 0,321 ∙ = 0,258 кг

Количество сухого дутья, необходимого для сжигания природного газа

V _{сух д} = V _д – V _{(Н О)д} = 21,45– 0,321 = 21,131 м³

В сухом дутье содержится
азота

V _{(N ) сух д} = V _{сух д} ∙ (1 – ω) = 21,131 ∙ (1 – 0,29) = 15,0 м³

М _{(N ) д} = V _{(N ) сух д} ∙ =15,0 ∙ = 18,75 кг

кислорода

V _{(O )сух д} = V _{сух д} ∙ ω = 21,131 ∙ 0,29 = 6,128 м³

М _{(O )д} = V _{(O )сух д} ∙ = 6,128∙ = 8,75 кг

Масса сухого дутья для сжигания природного газа

М _{сух д} = М _{(N )д} + М _{(O )д} = 18,75 + 8,75 = 27,509 кг

Масса влажного дутья для сжигания природного газа

М _д = М _{(H О)д} + М _{сух д} = 0,258 + 27,509 = 27,767 кг

Количество и состав образующихся продуктов горения природного газа, м³

V _прг = V _{(Н )прг} + V _(СО)прг + V _{(N )прг} + V _СО

По реакциям горения из объема СН₄ образуется 1 объем СО и 2 объема Н₂, из объема С₂Н₆ – 2 объема СО и 3 объема Н₂ и т.д. Кроме того, Н₂ поступает из водяного пара дутья по реакции Н₂О = Н₂ + 0,5О₂ (1 объем Н₂ из 1 объема Н₂О).

V _{(Н )прг} = V _пг ∙(СН₄∙2 + С₂Н₆∙3 + С₃Н₈∙4 + С₄Н₁₀∙5 + С₅Н₁₂∙6) + V _{(Н О)дпг} =

= = 25.188 м³

V _(СО)прг = V ∙ (СН₄∙1 + С₂Н₆∙2 + С₃Н₈∙3 + С₄Н₁₀∙4 + С₅Н₁₂∙5) = = = 12.628 м³

V _{(N )прг} = V _{(N ) сух дпг} + V _N = 15,0 + 0,179 = 15,182 м³

Имеющаяся в природном газе двуокись углерода присоединяется к продуктам горения в количестве

V _СO = 0,000 м³

Итого образуется продуктов горения

V _прг = 25,188 + 12,628 + 15,182 + 0,000 = 55,997 м³

или

V _прг =55,997 / (125,0/10) = 4,24 м³/м³ ПГ.

Часть образовавшегося при горении природного газа водорода расходуется на восстановительные процессы

V _{(H )восст.прг} = V _{(Н )прг} ∙ η _Н = 25,188 ∙ 0,40 = 10,075 м³

Оставшийся водород переходит в колошниковый газ

V _{(Н )пгкг} = V _{(Н )прг} - V _{(H )восст.прг} = 25,188 – 10,075 = 15,113

Теплосодержание продуктов горения при температуре колошника

W _пргдт = 208,5 кДж/м³

Определим тепловой эквивалент природного газа

q = 1660 ∙ V _{CO(CH )} + 3040 ∙ V _{CO(C H )} + 3380 ∙ V _{CO(C H )} + 3460 ∙ V _{CO(C H )} + +3625 ∙ V _{CO(C H )}+ V _д ∙ W _дт – V _прг ∙ W _пргдт =

=1660∙(97,14/100)∙1 + 3040∙(0,66/100)∙2 + 3380∙(0,52/100)∙3 + 3460∙(0,25/100)∙4 + 3625∙(0,00/100)∙5) + 1,6595 ∙ 1473,9 – 4,185 ∙ 208,5 = -3313,5

Уравнение баланса тепловых эквивалентов компонентов шихты и топлива.

q _рс. ∙ X + q _жр. ∙ Y – q _к ∙ Z + q _кш ∙ М _кш + q _ск ∙ М _с + q _св ∙ М _с + q _тш ∙ М _тш – q _пг ∙ V _пг = 0

2933,1 ∙ X + 4072,7 ∙ Y + (-9558,6 ∙ Z) + 1289,1∙ 0,50 + 1920,1∙ 0,50 + 3481,4 ∙ 0,00 + 1760 ∙ 0,2 + (-9368,1) ∙ 0,00 + (-3313,5) ∙ 12,00 = 0,00

2933,1 ∙ X + 4072,7 ∙ Y - 9558,6 ∙ Z = 37805,4

Система трех уравнений с тремя неизвестными

0,641 ∙ X + 0,452 ∙ Y + 0,007 ∙ Z = 99,44

2,93 ∙ X + -35,38 ∙ Y + -9,12 ∙ Z = -21,552

2933,1 ∙ X + 4072,7∙ Y - 9558,6 ∙ Z = 37805,4 X = 153,18 Y = 2,32 Z = 42,57

Состав шихты, кг/100кг чугуна

Агломерат АГЦ-3	М	99,34
Окатыши КостГОКа	М ок	53,49
Руда михайловская	М жр	2,32
Шлак конвертерный	М шк	0,50
Скрап мартеновский	М с	0,50
Шлак сварочный	М св	0,00
Шлак титанистый	М тш	0,20
Кокс	М к	42,57
Природный газ	V пг	12,00

Металлообразующие составляющие шихты

№	Компонент шихты	Расход	Fe	Mn	S	P
кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг
	Агломерат АГЦ-3	99,34	58,86	58,47	0,31	0,31	0,010	0,01	0,034	0,03
	Окатыши КостГОКа	53,49	63,48	33,96	0,05	0,03	0,095	0,05	0,014	0,01
	Руда михайловская	2,32	42,64	0,99	0,03	0,00	0,175	0,00	0,034	0,00
	Шлак конвертерный	0,50	25,99	0,13	2,29	0,01	0,060	0,00	0,347	0,00
	Скрап мартеновский	0,50	74,77	0,37	0,00	0,00	0,035	0,00	0,085	0,00
	Шлак сварочный	0,00	58,31	0,00	0,60	0,00	0,073	0,00	0,020	0,00
	Шлак титанистый	0,20	6,81	0,01	0,95	0,00	0,326	0,00	0,084	0,00
	Кокс	42,57	0,594	0,25	0,00	0,00	0,54	0,23	0,028	0,01
	Всего			94,19		0,35		0,30		0,06
Распределение
	Переходит в шлак, кг			0,07		0,09		0,250		0,000
	Переходит в газ, кг							0,029		0,000
	Остается в чугуне, кг			94,12		0,26		0,021		0,06

Шлакообразующие составляющие шихты

№	Компонент шихты	Расход	SiO2	CaO	MgO	Al2O3
кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг
	Агломерат АГЦ-3	99,34	4,95	4,92	7,84	7,79	2,66	2,64	1,21	1,20
	Окатыши КостГОКа	53,49	4,87	2,60	3,48	1,86	0,47	0,25	0,30	0,16
	Руда михайловская	2,32	35,94	0,83	2,56	0,06	0,33	0,01	0,41	0,01
	Шлак конвертерный	0,50	13,03	0,07	32,18	0,16	13,93	0,07	1,95	0,01
	Скрап мартеновский	0,50	5,15	0,03	11,86	0,06	2,91	0,01	0,00	0,00
	Шлак сварочный	0,00	15,99	0,00	0,65	0,00	0,64	0,00	3,11	0,00
	Шлак титанистый	0,20	24,87	0,05	32,62	0,07	11,24	0,02	10,93	0,02
	Кокс	42,57	4,399	1,87	0,46	0,20	0,10	0,04	2,70	1,15
	Всего			10,37		10,19		3,05		2,55
Распределение
	Переходит в чугун, кг			1,29
	Остается в шлаке, кг			9,08		10,19		3,05		2,55

FeO в шлаке, кг 0,0659 ∙ (72/56) = 0,08

MnO в шлаке, кг 0,0884 ∙ (71/55) = 0,11

S в шлаке, кг 0,2498 / 2 = 0,12

Состав шлака	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	FeO	MnO	S	Итого
кг	9,08	10,19	3,05	2,55	0,08	0,11	0,12	25,18
%	38,06	39,04	12,02	9,66	0,32	0,43	0,47	100,00

Проверка основности (39,04 + 12.02) / (38,06 + 9,66) = 1,07

4. Определение физико-химических свойств шлака

Для определения физико-химических свойств шлака сделаем пересчет его на четыре компонента CaO, MgO, SiO₂ и Al₂O₃ и по диаграммам состояния четырехкомпонентной системы определим температуру кристаллизации шлака и вязкость шлака при температурах 1400 и 1500°С.

Состав шлака, пересчитанный на четыре компонента

Состав шлака	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	CaO/ SiO2	Итого
%	38,53	39,52	12,17	9,78	1,03	100,00

Температуру кристаллизации определяем по диаграмме состояния системы CaO - MgO - SiO₂ - Al₂O₃ (приложение 7). Температура кристаллизации шлака составляет 1350 °С.

Вязкость шлака определяем по диаграмме состояния системы CaO - MgO - SiO₂ - Al₂O₃ (приложение 8). Вязкость шлака составляет при температуре 1400 °С составляет 0,5 Н*с/м² и при температуре 1500°С - 0,3 Н*с/м².

Полученный шлак по своим свойствам не препятствует нормальной работе печи.

5. Определение состава колошникового газа

Определение количества двуокиси углерода

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 восстановле-нии, м³

Количество кислорода шихты, переходящего в газ

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} ∙ = [ M _рс∙ ((Fe₂O₃)_рс∙ + (FeO)_рс∙ ) + + M _жр∙((Fe₂O₃)_жр∙ + (FeO)_жр∙ ) + M _кш∙((Fe₂O₃)_кш∙ + (FeO)_кш∙ ) + + M _ск∙((Fe₂O₃)_ск∙ + (FeO)_ск∙ ) + M _св∙ ((Fe₂O₃)_св∙ + (FeO)_св∙ ) + + M _тш∙((Fe₂O₃)_тш∙ + (FeO)_тш∙ ) + M _к∙ (Fe₂O₃)_к∙ - M _шл∙ (FeO)_шл∙ ] ∙ (22.4/32) =

=[152,83∙(0,7663∙ + 0,0873∙ ) + 2,32∙(0,5484∙ + 0,0546∙ ) + +0,50∙(0,0923∙ + 0,2511∙ ) + 0,50∙(0,.0719∙ + 0,1314∙ ) +0,10∙(0,2274∙ + 0,5451∙ ) + 0,30∙(0,0000∙ + 0,0875∙ ) + 42,37∙0,1120∙0.0757∙ - 26,35∙(0,0032∙ )] ∙ = 27,082 м³

кислород оксидов марганца, м³

V _{O Mn} = M _{O Mn} ∙ = [ M _рс∙ (MnO)_рс∙ + M _жр∙ (MnO)_жр∙ +

+ M _кш∙ (MnO)_кш∙ + M _ск∙ (MnO)_ск∙ + M _св∙ (MnO)_св∙ +

+ M _тш∙ (FeO)_тш∙ - M _шл∙ (MnO)_шл∙ ] ∙ (22.4/32) =

Дата добавления: 2015-07-18