2. Расход природного газа

Кислород является интенсификатором доменной плавки, т. е. фактором, увеличивающим производительность доменной печи. Удельный расход кокса на передельный чугун практически остается неизменным; теоретическая температура горения кокса значительно возрастает.

Воздействие углеводородов проявляется главным образом в снижении удельного расхода кокса. Газодинамические условия плавки ухудшаются вследствие увеличения объема печных газов. Температур горения в фурменных очагах заметно снижается (на 250–350 ºС). Совместное использование кислорода и природного газа компенсирует отрицательные последствия раздельного их применения и позволяет получить наибольший экономический эффект.

Расчетом подбираем соотношение между содержанием кислорода в дутье (ω) и расходом природного газа (т, м³/кг С_ф), при котором количество газов в печи, а следовательно, и газодинамические условия плавки меняться не будут.

м³/кг С_ф (65)

где 4,4444 – расход дутья на 1 кг углерода, сгорающего у фурм, м³/кг С_ф.

Наибольшая экономия кокса, однако, достигается при больших (в 1,2÷1,3 раза), чем рассчитанных по формуле (65) значениях m. Однако теоретическая температура должна быть не ниже 2100 С.

В соответствии с рекомендациями принимаем m=0,16м³/кг С_ф.

3. Суммарный расход дутья

м³/кг С_ф (66)

4. Суммарный выход фурменного газа

м³/кг С_ф (67)

В том числе окиси углерода, водорода и азота:

м³/кг С_ф (68)

м³/кг С_ф (69)

м³/кг С_ф (70)

5. Теоретическая температура горения

принимаем t_теор=2100 С.

4. Расход углерода, окиси углерода и водорода на восстановление

   1. Определение доли кислорода непрямого восстановления, отнимаемого окисью углерода

(72)

где О_2(i),CO=0,5∙V_CO∙η_CO и О_2(i),Н2=0,5∙V_Н2∙η_Н2 – количество кислорода непрямого восстановления, отнимаемого соответственно оксидом углерода и водородом;

η_CO и _Н2 – степень использования соответственно оксида углерода и водорода;

ε – принимаем равным 1,2.

2. Определение степени непрямого восстановления

(73)

Общее количество кислорода отнимаемого прямым путем:

(74)

Расход углерода на прямое восстановление по реакции МеО+С=Ме+СО:

(75)

Общее количество кислорода, отнимаемого непрямым путем:

(76)

В том числе:

(77)

(78)

Расход окиси углерода и водорода на непрямое восстановление по реакциям:

МеО+СО=Ме+СО₂; МеО+Н₂=Ме+Н₂О:

(79)

(80)

Результаты расчета представлены в таблице 13.

Таблица 13

Расчет расхода С, СО и Н₂, кг (м³)/100 кг материала

Параметр	Агломерат	Флюс	Кокс
Кол-во О2 отнятого прямым путем	17,027∙0,394+0,684	4,450∙0,394+1,001	0,367∙0,394+0,014
О2(d)	7,393	2,754	0,159
Кол-во отнятого косвенным путем	25,421-7,393	6,013-2,754	0,522-0,159
О2(i)	18,028	3,259	0,363
В том числе О2(i),СО	18,028∙0,826=14,891	3,259∙0,826=2,692	0,393∙0,826=0,300
О2(i),Н2	18,028-14,891=3,13	3,259-2,69=0,567	0,363-0,3=0,063
Расход СО на прямое восстановление	(12/16) ∙7,393	(12/16) ∙2,754	(12/16) ∙0,159
С(d)	5,545	2,065	0,119
Расход СО на косвенное восстановление	(22,4/16) ∙14,891	(22,4/16) ∙2,692	(22,4/16) ∙0,300
СО(i)	20,847	3,769	0,420
Расход Н2 на косвенное восстановление	(22,4/16) ∙3,137	(22,4/16) ∙1,125	(22,4/16) ∙0,146
Н2(i)	4,392	0,794	0,088

4. Определение теплоотдачи углерода кокса, сгорающего у фурм

4. Определение теплоотдачи, расходуемой на прямое восстановление

По реакции: МеО+С=Ме+СО

(82)

4. Определение теплоотдачи окиси углерода и водорода, расходуемых на косвенное восстановление

По реакциям: МеО+СО=Ме+СО₂;

МеО+Н₂=Ме+Н₂О.

(83)

(84)

где W_CO и W_H2 – теплоты сгорания оксида углерода и водорода, кДж/м³.

4. Определение тепловых характеристик компонентов доменной шихты

При расчете тепловых эквивалентов и составлении трех балансовых уравнений в окончательном виде учитываем следующие обстоятельства:

а) углерод прямого восстановления не доходит до воздушных фурм (окисляется кислородом шихты) и, следовательно, потеря тепла составляет q_C–q_C(d). Поэтому тепловой эквивалент каждого материала уменьшается на величину С_(d)∙q_C–q_C(d)∙0,01, кДж/кг.

б) в уравнении теплового баланса не учитывается углерод, переходящий в чугун. В связи с этим расход кокса, определяемый решением системы уравнений следует увеличить на . Соответственно надо внести изменения В уравнения материального баланса: по выходу чугуна на величину ; по основности шлака – на величину .

Тепловой эквивалент каждого компонента шихты, с учетом сказанного выше, кДж/кг материала:

(85)

где С – содержание углерода в материале, %.

кДж/кг (86)

кДж/кг (87)

кДж/кг (88)

Подставив данные в уравнение (19) получим:

3676,7*А+2892,64*Ф-13933,173*К=0