Исходные данные. Температура окисленных окатышей на входе во вращающуюся печь

Температура окисленных окатышей на входе во вращающуюся печь. Возможно поступление в печь как холодных, так и предваритель­но подогретых (например, на колосниковой решетке газами, выходя­щими из трубчатой печи) окатышей, t_OK.OK = 500 °С.

Температура твердого топлива и флюса (известняка) на входе в печь. Эти компоненты поступают в печь холодными, t_ТОПЛ = 200°C.

Температура продукта, выходящего из печи, колеблется в интер­вале 900-1300 °С; t_ПРОД = 1130°С.

Температура газов, выходящих из печи, изменяется в диапазоне 700-1100 °C; t_Д.Г = 950°С

Степень металлизации окатышей в зависимости от требований потребителей составляет 80—96%, η_МЕТ = 95%.

Степень десульфурации окатышей. Принято, что 100% S топли­ва удаляется в газовую фазу, а степенью удаления серы рудной части шихты пренебрегаем.

Содержание углерода в металлизованных окатышах, колеблется в пределах 0,5—2,5% (5—25 кг/т металлизованных окатышей или ме­таллического железа в окатышах). Принято содержание углерода в ме­таллизованных окатышах равным 1,85%.

Расход известняка на удаление серы изменяется в зависимости от прихода серы в печь в пределах 20—100 кг/т окатышей.

Химический состав окисленных окатышей, %: 67,83 Fe_общ; 2,50 FeO; 94,12 Fe₂ О₃; 1,79 SiО₂; 0,72Al₂ О₃; 0,31 CaO; 0,12 MgO; 0,11 MnO; 0,31 TiO₂; 0,01 P₂О₅; 0,01 SO₃.

Химический состав известняка, %: 1,59 SiO₂; 0,74 А1₂О₃; 53,70 CaO; 0,48 MgO; 0,05 P₂O₅; 0,23 SО₃;43,21 п.п.п.

Химический состав бурого угля, %: 12,0 Wp; 9,50 Ac; 0,80 Sc; 71,00 Сг; 5,00 Н₂г; 1,0 Nr; 22,1 О₂; 35,68 Vc.

Допускаем: летучие вещества угля в восстановлении не участву­ют; выносом пыли из печи пренебрегаем; восстановление оксидов же­леза идет прямым путем; оксиды марганца; кремния, титана не восста­навливаются. Расчет ведется на 100 кг окисленных окатышей.

Определение состава металлизованных окатышей

По реакции Fe₂О₃+ С = 2Fe + СО образовалось СО:94,12 (28/160) = 16,47 кг или 16,47 (22,4/28) = 13,18 м³, где 94,12 — содержа­ние Fe₂О₃ в окисленных окатышах.

Потребовалось углерода: 94,12(12/160) = 7,06 кг. Переведено кисло­рода в газовую фазу (убыль массы): 16,47 — 7,06 = 9,41 кг.

По реакции FeO + С = Fe + СО образовалось СО: 67,83- 0,95 (28/56) = 32,22 кг или 32,22 (22,4/28) = 25,78 м³, где 67,83 - содержа­ние Fe в окисленных окатышах; 0,95 — степень металлизации.

Потребовалось углерода: 67,83 - 0,95 (12/56) = 13,81 кг. Переведено кислорода в газовую фазу (убыль массы): 32,22 — 13,81 = 18,41 кг.

Итого образовалось СО: 13,18 + 25,78 = 38,96 м³. Потребовалось углерода: 7,06 + 13,81 = 20,87 кг. Переведено кислорода в газовую фа­зу (обшая убыль массы): 9,41 + 18,41 = 27,82 кг.

Железа в виде FеО: железа металлического получено — 67,83- 0,95 = 64,44 кг; железа двухвалентного осталось — 67,83 — 64,44 = 3,39 кг; количество FeO — 3,39 (72/56) = 4,36 кг.

Потерями массы при восстановлении фосфора и частичном уда­лении серы пренебрегаем.

где 𝘧- площадь поверхности печи, если ее длина 100 м, диаметр 3,5 м; t_п — температура поверхности печи, 100 °С; t_В — температура окружа­ющего воздуха, 20 °С; G — производительность печи, 75 т/ч.

11.Потери тепла с отходящими газами при 950 °С (влаги топлива, догорание летучих, догорание оксида углерода после восстановления, серы топлива):

диоксида углерода:

= (76,51 + 15,737 + 0,405 + 1,2)0,305-950 =

= 27193 ккал (112403 кДж);

паров воды:

⁼ (5,302 + 0,303 + 5,7)0,585-950 =

= 6282 ккал (26305 кДж);

диоксида серы:

⁼ 0,668-206-950 =130 ккал (544 кДж);

азота воздуха:

= (109,8 + 44,244 + 1,318 + 0,441)0,284-950 =

= 42035 ккал (176003 кДж);

кислорода воздуха:

= (5,564 + 2,189 + 0,064)0,266-950 =

= 1975 ккал (8270 кДж).

Итого с уходящими газами: Q₁₁ — 77615 ккал (323516 кДж).

12.Потери тепла с уходящими газами при сгорании топлива на фурмах и избытка восстановителя, подаваемого в шихту:

Q12= 2710,4(0,5 + В) = 2710,4 В + 1355 ккал;

Q12= 2710,4-10,45 + 1355 = 31033 ккал (129938 кДж).

Итого расход тепла во вращающейся печи:

Qрасх=Q₁+ Q₂ + Q₃ + Q₄+ Q₅ + Q₆ + Q₇+ Q₈ +Q₉

+ Q₁₀ + Q₁₁ +Q₁₂= 11144 + 7857 + 4288 + 766,8 +

+ 1401 + 65967 + 10880 + 3200 + 27132 + 1207 +

+77615 + 2710,4 В + 1355 = 212871 + 2710,4 В.

Таблица 4.25

Тепловой баланс трубчатой вращающейся печи (на 100 кг окисленных окатышей)

Приход тепла	ккал/(кДж)/%	Расход тепла	ккал/(кДж)/%
Догорание от восстановления оксидов Дожигание летучих топлива шихты Тепло от сжигания избыт­ка восстано­вителя и топ­лива на фур­мах Тепло, вно­симое шихтой Тепло, вно­симое дутьем Тепло от вы­горания серы угля	117737(492965)/48,85     42996(180024)/17,74   65360(273662)/27,12   12939(54175)/5,36   1469(6150)/0,60   728(3048)/0,30	Тепло на нагрев шихты     Тепло на восста­ новление окислов железа Механический недожог Потери с охлаж­дающей водой Потери печи в окружающую среду Потери с уходя­щими дымовыми газами	25507/(105797)/10,42   65967(276203)/27,22     14080(58952)/5,82   27132(113601)/11,19   1207(5053)/0,49   108648(454909)/44,83
Итого	241229(1010025)/100		242541(1015519)/100

Примечание. Невязка баланса составляет - 0,5%. Числитель — ккал(кДж),

знаменатель- %.

Приход тепла на 100 кг окисленных окатышей (табл. 4.25).

1,От догорания СО, выделившегося при восстановлении оксидов железа:

СО+1/2О₂ = СО₂ + 3022 ккал/м³;

Q₁ = 38,96 *3022 = 117737 ккал (492965 кДж).

2.Тепло от дожигания летучего топлива, подаваемого в шихту, за вычетом избытка топлива, сгораемого на фурмах:

Q _СО = 10,015-2417 = 24206 ккал (101135 кДж);

Q h₂ ⁼ 0,589-28905 = 17025 ккал (72283 кДж);

Q сн₄ = 0,147-12011 = 1765 ккал (7392 кДж).

Итого: Q₂⁼ 42996 ккал (180024 кДж).

3.Тепло от сжигания серы топлива, подаваемого в шихту:

Q' ₃= (0,334 - 0,5 • 0,007) • 2181 = 728 ккал (3048 кДж).

4.Тепло, вносимое шихтой (окатыши, известнях, уголь):

Q' ₄ = 1000,25-500 + 40,25-20 + (47,48 + В) -0,36-20 =

= 12500 + 20 + 341 + 7,25 = 12861 + 7,2 ккал.

5.Тепло, вносимое дутьем воздуха:

Q' ₅ = (143,184 + 56 382 + 1,433)/1,293 +

+ 7,46(0,5 + 5)-20-0,31 = 986 + 46,255 ккал.

6.Тепло от сжигания избытка восстановителя, подаваемого в ших­ту:

Q' ₆ = 0,5-5969 = 2984,5 ккал (12496 кДж).

7.Тепло от сжигания топлива на фурмах:

Q' ₇= В-5669 = 59695 ккал.

Итого приход тепла во вращающуюся печь составит:

Q_прих = Q'_l + Q₂ + Q₃ +Q₄ + Q₅ +Q₆ +Q₇ =

= 117737 + 42996 + 728+12861 + 7,25 + 986 +

+ 42,255 + 2984 + 59695 = 178274 + 6022,55.

Определение расхода топлива на фурмах

Количество топлива В, сжигаемого на фурмах, определяется из уравнения теплового баланса Q_прих = Q_расх:

178274 + 6022,5 В = 212871 + 271055;

В = 34597/3312,5 = 10,45 кг.

Расчет горения топлива

В качестве топлива е трубчатой печи используется сухой иршабородинский бурый уголь с влажностью 1 %. На рабочую массу W^р= 1,0%.

А^р = 9,59 = 9,41%;

С^р = 71,0 = 63,62%;

конец

начало

Мырзасейтова Аяулым.

Группа:мет12-3.

Беттер:325-327.

2 Нагрев угля до температуры от 20 до 300 °С и испарение влаги угля:

Q₂ = 47,48С₂(300 - 20) + 47,48 (WJ\W)q_mn=

= 47,48 0,36-220 + 47,48 0,12-539 =

= 7857 ккал (32897 кДж),

где q_исп — количество тепла, затраченное на испарение 1 кг влаги, 539 ккал/кг; С₂ — средняя теплоемкость бурого угля в интервале 20—300 °С, которую находим по формуле

C₂=0.01W_p+0.01C_p(100- W_p)=0.01*12+0.01*0.27(100-12)=0.36 ккал/кг* °С,

При испарении влаги угля в отходящие газы уходит влаги: 47,48(12/100) = 5,7 кг Н₂0 или 5,7 (22,4/18)= 7,1 м³.

3. Нагрев угля от 300 до 1130 °С.

Поскольку к разгрузочному концу печи доходит незначительное количество несгоревшего и непрореагировавшего угля, то долю угля принимаем ровно 50%,тогда:

Q₃=0.5*47.48*100-W_p/100-100A^c/100C_c(1130-300)=0,5*47,48*0,88*0,906*0,27*830=4288 ккал (17953 кДж)

где C_с— теплоемкость золы в интервале 300—1130 °С,С_c=0,27 ккалДкг - °С).

4.Нагрев золы угля от 300 до 1130 °С:

Q_A=47.481*A^c/100C_золы(1130-300)=70*0.6783-0.0905*0.215*830=766.8 ккал

где C_с— теплоемкость золы в интервале 300—1130 °С, С_30лы = 0,215 ккалДкг - °С).

5. Нагрев известняка до температуры от 20 до1130 °С и его разло­жение:

Qs = 2,71С4(900-20)+ п.п.п /100*qдисс+100-п.п.п/100*С5*(1130-900)=27.51*0.25*880+0.4321*622+0.5679*0.214*230=1401 ккал

Где f — площадь поверхности печи, если ее длина 100 м, диаметр 3,5 м; /_п — температура поверхности печи, 100 °С; t_B— температура окружа­ющего воздуха, 20 °С; G —

производительность печи, 75 т/ч.

11. Потери тепла с отходящими газами при 950 °С (влаги топлива, догорание летучих, догорание оксида углерода после восстановления, серы топлива):

диоксида углерода:

Q_Со2 = (76,51 + 15,737 + 0,405 + 1,2)0,305-950 =

= 27193 ккал (112403 кДж);

паров воды:

Q_h2o⁼ (5,302 + 0,303 + 5,7)0,585-950 =

- 6282 ккал (26305 кДж);

диоксида серы:

Q_sq2⁼ 0.068-206-950 =130 ккал (544 кДж);

азота воздуха:

Q_n2= (109,8 + 44,244 + 1,318 + 0,441)0,284-950 =

= 42035 ккал (176003 кДж);

кислорода воздуха:

Q_Со2=(5.564+2.189+0.064)+0.266*950=1975ккал(8270 кДж)

Итого с уходящими газами: Q_n— 77615 ккал (323516 кДж).

11. Потери тепла с уходящими газами при сгорании топлива на фурмах и избытка восстановителя, подаваемого в шихту:

Q_n= 2710,4(0,5 + В) = 2710,4 В + 1355 ккал;

Q_u = 2710,4-10,45 + 1355 = 31033 ккал (129938 кДж).

Итого расход тепла во вращающейся печи:

Q_pacx⁼Q_l⁺Q₂⁺Q₃⁺ Q₄⁺ Q₅⁺Q₆⁺Q₇+ Q₈⁺Q₉⁺

+ Q₁₀ + Q₁₁+Q₁₂= 11144 + 7857 + 4288 + 766,8 +

+ 1401 + 65967 + 10880 + 3200 + 27132 + 1207 + 77615 +

+ 2710,4 В + 1355 = 212871 + 2710,4 В.

где С₄ — теплоемкость известняка в интервале 20—900 °С, С₄ = 0,25 ккалДкг • °С); С₅ — теплоемкость извести в интервале 900—1130 °С, С₅ = 0,27 ккалДкг - °С); q_mc — находимое тепло для раз­ложения известняка по реакции СаСО_э -» СаО + С0₂, q_mc= 622 ккал/кг.

При этом выделяется углекислого газа: 4-0,6783 (44/100) = 1,2 кг или 1,2-22,4/44 = 0,6 м³.

Итого на нагрев шихтовых материалов потребуется:

Q_T= Qi+ Q₂+ G₃⁺Qa= 11144 + 7857 + 4288 +

+ 766,8 + 1401 = 25507 ккал (105797 кДж).

6.Восстановление оксидов железа:

по реакции Fe₂0₃+ С = 2FeO+ СО — 356 ккал/кг Fe:

67,83-356 = 24147 ккал (101015 кДж);

по реакции FeO+ С = FeO+ СО — 649 ккал/кг:

0,95-67,82-649 = 41820 ккал (175100 кДж).

Итого на восстановление оксидов железа требуется тепла.

Q₆ = 24147 + 41820 = 65967 ккал (9276203 кДж).

7.Механический недожог.

За счет науглероживания металлизованных окатышей углеродом топлива: Q1 = 1,36-8000 = 10880 ккал (45554 кДж), где 8000 ккал/кг — теплотворная способность углерода, равная теплотворной способно­сти кокса. При этом израсходуется углерода топлива 1,36 кг.

8.Механический недожог. За счет выноса углерода топлива с пылью:

Материальный баланс вращающейся трубчатой печи (на 100% окисленных окатышей)

Q8-0,4 • 8000 = 3200 ккал (13398 кДж).

9.Потери тепла с охлаждаемой водой лриним потея, исходя из пра­ктических данных, равными 400000 ккал/т Fe, тогда на 100 кг окислен­ных окатышей потери с охлаждающей водой составят:

Q9= 0,5783-40000 = 27132 ккал (113602 кДж).

10.Потери тепла корпусом печи:

Q10=1,25*100f(3.5+0.0062tn)/G=(tn-tв)=1,25*100/219813,5+0,0062*100)(100-20)

Приход материалов	Кг/%	Расход материалов	Кг/%
Поступило: Окисленных окатышей Известняка Восстановителя в шихту Топлива на фурмах воздуха Итого	100/21,4 2,71/0,6 47,48/10,2 10,45/2,2 306,90/65,2 467,54/100	Получено металлизованных окатышей   Выход из печи: Известь,зола,уголь,дымовые газы   Итого	73,54/15,8     7,33/1,6 384,50/82,6     465,40/100
Примечание. Невязка баланса составляет-0,4%. Числитель-кг, знаменатель- %

[i] Определяется делением массы соответствующего компонента на 72,85 кг. Например, содержание Fe_Mer= 61,2:0,7285 = 84,00. Углерод в окатышах счи­тается отдельно.

Объемная теплоемкость газов С_р, кДж/(м³ К)

T,K				CO		O
	1,305 1,317 1,334 1,355 1,376 1,397 1,416 1,433 1,449 1,463 1,476 1,488 1,499 1,509	1,294 1,295 1,299 1,306 1,315 1,327 1,339 1,353 1,366 1,379 1,391 1,402 1,413 1,424	1,276 1,290 1,296 1,298 1,301 1,304 1,307 1,311 1,316 1,322 1,328 1,335 1,42 1,350	1,298 1,301 1,306 1,316 1,328 1,342 1,356 1,371 1,385 1,398 1,412 1,424 1,435 1,445	1,599 1,699 1,786 1,861 1,928 1,987 2,040 2,087 2,130 2,168 2,202 2,33 2,262 2,288	1,493 1,504 1,522 1,541 1,564 1,589 1,613 1,640 1,667 1,694 1,722 1,749 1,776 1,802	1,549 1,641 1,758 1,885 2,014 2,139 2,259 2,375 2,492 2,601 2,697 2,784 2,61 ----	------ 2,494 2,770 3,041 3,305 3,548	3,504 3,962 4,364 4,757 5,088

Дата добавления: 2015-08-20