1.12. Энтальпия отходящих газов (qотх.Г.)

Расчет этой статьи баланса начнем с определения количества отходящих газов агломерационной установки.

Зажигательный горн агломерационной машины отапливается смесью коксового, %(объемн.): СО₂ - 4, СО - 6, СН₄ - 26, Н₂ - 50, N₂ - 80, Н₂О - 6 и доменного, %(объемн.): СО₂ - 12, СО - 27, Н₂ - 3, N₂ - 55, Н₂О - 3), взятых в соотношении 0,28 : 0,72. Теплота сгорания газовой смеси, %(объемн.): СО₂ - 9,7, СО - 20,4, СН₄ - 8, Н₂ - 16,1, N₂ - 42, Н₂О - 3,8 достигает 7536 кДж/м³ газовой смеси. Так как на 100 кг годного агломерата при зажигании и дополнительном обогреве спекаемого слоя по условию необходимо 33500 кДж, расход газовой смеси при a = 1 составит: 33500/7536 = 4,44 м³/100 кг годного агломерата (табл.5).

В ходе агломерации из коксовой мелочи выделяются летучие вещества в следующих количествах, м³/100 кг годного агломерата:

шихта №1: V _лет = 0,0249 · Z · 22,4/2 = 0,2789 · Z м³/142 кг агл.;

шихта №2: V _лет = 0,0410 · Z · 22,4/2 = 0,4592 · Z м³/150 кг агл.;

Условно принимаем, что летучие вещества (горением которых пренебрегаем) состоят из Н₂. Возможен и точный учет их состава.

Количество азота, переходящего в продукты горения, было рассчитано ранее (С_ш1 = 0,8252 · Z; С_ш2 = 0,7942 · Z).

Далее следует рассчитать объем продуктов горения твердого топлива и серы шихты.

шихта №1: 7,3722 · С_ш - 5,1572 + 0,0248 · Х + 0,0162 · Z = 0,0248 · Х + 6,0997 · Z - 5,1572;

шихта №2: 9,48 · С_ш - 5,2662 + 0,0940 · Х + 0,0816 · Z = 0,0940 · Х + 7,6106 · Z - 5,2662.

Количество водяных паров воздуха с учетом гигроскопической влаги (15 кг) и гидратной воды шихты (см. расчет количества воздуха):

шихта №1: (0,0933 · С_ш - 0,0653 + 0,0003 · Х + 0,0002 · Z) + 15 · 22,4/18 + 0,0905 · 22,4/18 · Х = 0,1129 · Х + 0,0772 · Z + 18,6014;

шихта №2: (0,12 · С_ш - 0,0666 + 0,0012 · Х + 0,0010 · Z) + 15 · 22,4/18 + 0,0237 · 6 · 22,4/18 = 0,0012 · Х + 0,0963 · Z + 18,9103.

Количество избыточного кислорода, м³/100 кг агломерата, в отходящих газах составляет 1/6 часть от общего объема кислорода воздуха при a = 1,2 для шихты №1 (1,2/0,2 = 6) и 1/3 часть при a = 1,5 для шихты №2 (1,5/0,5 = 3):

шихта №1: (1,9597 · С_ш - 1,3709 + 0,0066 · Х + 0,0043 · Z)/6 = 0,0011 · Х + 0,2702 · Z - 0,2285;

шихта №2: (2,52 · С_ш - 1,3999 + 0,025 · Х + 0,0217 · Z)/3 = 0,0083 · Х + 0,6744 · Z - 0,4666.

Количество SO₂ и SO₃, образующееся по реакциям:

20S_орг. + 23О₂ = 14SО₂ + 6SО₃;

10FeS + 19О₂ = 5Fe₂О₃ + 7SО₂ + 3SО₃;

20FeS₂ + 61О₂ = 10Fe₂О₃ + 28SО₂ + 12SО₃,

а также SО₃ сульфатов, м³/100 кг агломерата:

шихта №1:

0,0030 · Z · 0,95 · + 0.002 · Z · 0.95 · + 0,0008 · Z · 0,95 · + 0,0014 · 0,6 · Х · + 0,002 · 0,6 ·Y · + 0,0023 · 0,6 · Z · = 0,0002 · Х + 0,0003 · Y + 0,0032 · Z + 0,0008;

шихта №2:

0,0133Z · 0,95 · + 0,0036 · Z · 0,95 · + 0,0049 · Z · 0,95 · + 0,0005 · 0,6Х · + 0,0047 · 0,6 · Y · + 0,0002 · 0,6 · = 0,0001 · Х + 0,0001 · Y + 0,0122 · Z + 0,0002;

По реакции 0,8С_ш + 0,8О₂ = 0,8СО₂ при горении 0,8С_ш кг углерода образуется (1,493 · С_ш) м³ СО₂ (шихта № 2). По реакции 0,75С_ш + 0,75О₂ = 0,75СО₂ при горении 0,75С_ш кг углерода образуется (1,4 · С_ш) м³ СО₂ (шихта № 1). Следовательно, количество углекислого газа, образующегося при горении твердого топлива и при разложении карбонатов равно:

шихта №1: 1,4 · С_ш + 0,0621 · Х · 22,4/44 + 0,4276 · Y · 22,4/44 = 0,0316 · Х + 0,2177 · Y + 1,1553 · Z;

шихта №2: 1,493 · С_ш + 0,4396 · Y · 22,4/44 + 0,0237 · 6 · 22,4/44 = 0,2238 · Y + 1,1857 · Z + 0,0724.

Учтем объем оксида углерода, образующегося при горении углерода шихты. По реакции: 0,2С_ш + 0,1О₂ = 0,2СО при сгорании 0,2С_ш образуется (0,373 · С_ш) м³ СО (шихта №2). По реакции: 0,25С_ш + 0,125О₂ = 0,25СО при сгорании 0,25С_ш образуется (0,467 · С_ш) м³ СО (шихта №1). Следовательно, образуется СО:

шихта №1: 0,3854 · Z, м³/142 кг агл.

шихта №2: 0,2962 · Z; м³/150 кг агл.

Общий объем отходящих газов, отсасываемых из спекаемого слоя:

Шихта №1:

СО	0,3854 · Z
СО2	0,0316 · X + 0,2177 · Y + 1,1553 · Z
О2	0,0011 · X + 0,2702 · Z - 0,2285
N2	0,0248 · X + 6,0997 · Z - 5,1572
SO2+SO3	0,0002 · X + 0,0003 · Y + 0,0032 · Z + 0,0008
водяной пар	0,1129 · X + 0,0772 · Z + 18,6014
отходящие газы зажигательного горна	10,8610
летучие коксовой мелочи и угля	0,2789 · Z
Всего:	0,1706 · X + 0,2180 · Y + 8,2699 · Z + 24,0775

Шихта № 2.

СО	0,2962 · Z
СО2	0,2238 · Y + 1,1857 · Z + 0,0724
О2	0,0083 · X + 0,6744 · Z - 0,4666
N2	0,0940 · X + 7,6106 · Z - 5,2662
SO2+SO3	0,0001 · X + 0,0001 · Y + 0,0122 · Z + 0,0002
водяной пар	0,0012 · X + 0,0963 · Z + 18,9103
отходящие газы зажигательного горна	10,8610
летучие коксовой мелочи и угля	0,4592 · Z
Всего:	0,1036 · X + 0,2239 · Y + 9,8754 · Z + 24,1111

По экспериментальным данным, величина вредных прососов достигает на ленточных агломашинах 40 - 60% (отн.). Примем в расчетах эту величину равной 50% (отн.). Тогда вычисленный объем газов необходимо удвоить:

шихта №1: 0,3412 · X + 0,4360 · Y + 16,5398 · Z + 48,1550;

шихта №2: 0,2072 · X + 0,4478 · Y + 19,7508 · Z + 48,2222;

Температура отходящих газов аглоленты перед эксгаустером обычно составляет 90-130°С. Примем t_отх.г. = 130°С, с _отх.г = 1,35 кДж/(м³ · К). Тогда q_отх.г :

шихта №1: 130 · 1,35 · Vотх.г = 59,8806 · X + 76,5180 · Y + 2902,7349 · Z + 8451,2025 кДж/142 кг агл.;

шихта №2: 130 · 1,35 · Vотх.г = 36,3636 · X + 78,5889 · Y + 3456,3900 · Z + 8462,9960 кДж/150 кг агл.;

Таблица 1.5. Продукты горения газовой смеси в горнах.

Участвуют в горении						Образуется продуктов
смесь коксового и доменного газов			воздух			горения, м3
	% (объемн.)	кол-во, м3	О2, м3	N2, м3	всего, м3	СО2	Н2О	N2	всего
СО2	9,7	0,431	-			0,431	-	-
СО	20,4	0,906	0,453	1,518 ·	1,518 +	0,906	-	-
СН4	8,0	0,355	0,710	3,762 =	+ 5,711 =	0,355	0,710	5,711*
Н2	16,1	0,711	0,355	= 5,711	= 7,229	-	0,711	-
N2	42,0	1,868	-			-	-	1,868
Н2О	3,8	0,169	-			-	0,169	-
Итого	100,00	4,440	1,518	5,711	7,229	1,692	1,590	7,579	10,861

* - 5,711 м³ азота из воздуха;