2.2.1. Физическое тепло уходящих газов мартеновских печей

Уходящие газы после регенератора имеют температуру 600 – 700 ^оС и могут быть использованы для выработки пара в КУ.

Уходящие дымовые газы представляют собой сумму продуктов сгорания топлива и газов, выделяющихся из шихты при ее плавлении.

Следует обратить внимание, поскольку для расчета удельного объема уходящих газов важно знать избыточное количество кислорода, поэтому  обозначает коэффициент избытка кислорода (а не воздуха).

Для определения энтальпии уходящих газов необходимо определить объемы отдельных составляющих в расчете на 1т стали. Обычно на выплавку 1 т стали расходуется В м³/т газообразного и в кг/т жидкого топлива.

Определяем теоретический расход кислорода для сгорания 1 м³ (1 кг) газообразного и жидкого топлива.

, м³/м³ (18)

, (19)

Тогда общий теоретический расход кислорода для полного сгорания топлива

(20)

Необходимый расход кислорода в ванну на выгорание примесей с учетом кислорода руды и расхода кислорода на догорание СО, выделяющегося из ванны, определяется по формуле

, (21)

где G_р – расход руды на 1 т стали, кг;

С – количество выгоревшего углерода на 1 т стали.

, кг/т (22)

Объем кислорода в уходящих газах (при коэффициенте избытка кислорода ) будет равен

, м³/т (23)

Объем трехатомных газов в продуктах сгорания смеси топлив на 1 т стали находим по формуле

, (24)

Во время плавления из ванны выделяется СО, СО₂ и Н₂О. При этом окись углерода, выделяющаяся из ванны, в рабочем пространстве печи догорает до СО₂.

Общее количество СО₂ из шихты в расчете на 1 т стали составляет

, м³/т (25)

где q_со , q_со2 – количество СО и СО₂, выделяющихся из ванны на

100 кг шихты, кг;

_со, _со2 – плотность СО и СО₂ при нормальных условиях,

кг/м³;

G_ш – расход шихты на 1 т стали, кг.

Суммарный объем трехатомных газов

, м³/т (26)

Объем паров воды в продуктах сгорания топлив находим из выражения

,(27)

где v_к – удельный расход кислорода, вдуваемого в мартеновскую

печь, м³/т.

Следует обратить внимание, что последнее слагаемое в этой формуле учитывает влагу воздуха, поступающего в мартеновскую печь для сжигания топлива. Количество Н₂О выделившегося из шихты на 1 т стали

, (28)

где q_Н2О – количество водяных паров, выделяющихся из ванны

на 100 кг шихты, кг;

_Н2О – плотность водяных паров при нормальных условиях,

кг/м³.

Общее количество водяных паров в уходящих газах равно

(29)

Количество газов, выделяющихся из ванны, зависит от вида мартеновской плавки

При кислой плавке активным скрап-процессом на 100 кг шихты выделяется:

q_со = 2,325 кг; q_со2 = 0,213 кг; q_н2о = 0,027 кг.

При основной плавке срап-рудным процессом:

q_со = 5,5 кг; q_со2 = 1,34 кг; q_н2о = 0,27 кг.

При основной плавке скрап-процессом :

q_со = 3,4 кг; q_со2 = 1,713 кг; q_н2о = 0,046 кг.

Объем азота в уходящих газах равен сумме азота воздуха и азота топлива

, (30)

где ₂ – содержание азота в газообразном топливе, об. % ;

^р - содержание азота в рабочем составе жидкого топлива,

вес. %.

Зная объемы отдельных компонентов уходящих газов можно определить их энтальпию в расчете на 1 т стали

(31)

Тогда газовый выход и возможная утилизация (использование) тепла уходящих газов определяется по (1, 2), а возможная выработка тепла в КУ определяется по формуле (3)

Q_о = Q_u ^. ^.  , гДж/год

Следует помнить, что  (отношение времени работы котла ко времени работы мартеновской печи) зависит от интенсификации мартеновской плавки кислородом.

Для плавок без использования кислорода:  = 0,85 – 0,9;

при подаче кислорода в факел  = 0,7 – 0,85;

при подаче кислорода в ванну  = 0,5 – 0,75.

Для выбора КУ необходимо определить часовой выход уходящих газов

, м³/час (32)

где  - время работы мартеновской печи в год.