1 Расчет горения топлива

Полное горение кокса:

Пересчитаем сухую массу на рабочую по формуле:

;

;

;

;

;

;

Низшая теплота сгорания для твердого топлива определяется по формуле Д.И. Менделеева:

;

кДж/кг.

Определим теоретически необходимое топливо и действительный расход воздуха

Теоретически необходимый расход кислорода для горения единицы топлива

м³/кг

Теоретически необходимый расход воздуха

м³/кг

Коэффициент расхода воздуха , отсюда

К=3,76

м³/кг

Определим выход продуктов полного горения, их состава и плотности

;

м³/кг;

;

м³/кг;

;

м³/кг;

;

м³/кг;

Найдем объём влажных продуктов горения

;

м³/кг;

Свободный воздух продуктов горения

;

2 Материальный баланс плавки

Составим материальный баланс плавки на 100 кг шихты.

Химический состав металлической шихты:

3% C

4% Si

3% Mn

5% Ni

0,005% S

0,005% P

81,989% Fe

Химический состав кокса:

Cp= 93% Op= 0.3%

Hp= 3% Np= 0.3%

Sp= 0,4% Ap= 2% Wp= 1%

Статьи прихода:

82. Шихта. Колличество металлической шихты принимаем равной 100кг.

В процессе плавки весь углерод, сера, фосфор, хром и никель полностью перейдут в выплавляемый металл.

Часть кремния 4×0,15=0,6кг перейдёт в шлак, а 4-0,6 =3,4кг – в выплавляемый металл.

Марганец переходит в шлак: 3*0,2=0,6кг, в металл 3-0,6=2,4 кг.

Железо переходит в шлак: 81,989-0,005=0,41кг, в металл 81,989-0,41=81,579кг.

Количество кислорода для окисления элементов определяют по реакциям:

Si+O2=SiO2

кг

O₂ = 0,67кг на окисление кремния.

2Mn+ O₂ =2MnO, Mn+1/2O₂=MnO

кг

O₂ = 0.04кг на окисление марганца.

2Fe+ O₂ =2FeO, Fe+1/2O₂=FeO

O₂ = 0.117кг на окисление железа.

2. Кокс. Принимаем расход кокса на 100кг шихты равным 10%.

M_k=0.1×m_ших=0.1×100=10кг

При плавке часть углерода кокса переходит в жидкий металл (0.92кг), и в процессе горения не участвует. В вагранке горит 10-0.92=9,08кг кокса, принимаем 75% (6,81кг) в CO₂ и 50% (2,27кг) в CO.

Часть серы кокса также не горит, а переходит в жидкий металл (0.0396*0.6=0.024кг), а остальная част серы (0,0396-0,0024=0,0372кг) горит до SO₂. Зола кокса полностью перехолит в шлак.При подсчете необходимого количества кислорода и азота из воздуха вычитаем 0,297кг кислорода, содержащегося в коксе.

3. Известняк. Принимаем расход известняка равным 3 % массы металлической шихты

m_из=0,03m_ших=0,03×100=3кг;

из 3кг известняка образуется 1,68 кг СаО (переходит в шлак) и 1,32 кг СО2 (в ваграночные газы)

4. Расход дутьевого воздуха. Для каждого элемента металлической шихты и кокса определяем требуемое количество кислорода. Количество азота, поступающее с кислородом воздуха, находим обычным способом:

m_в= m_(O2)+ m_(N2)=24,6153+82,6576=107,2729кг

5. Разгар футеровки. Примем разгар футеровки 10кг на 1т.:

m_ф=1кг

6. Итого статьи прихода:

m_прих=m_ших+m_к+m_из+m_в+m_ф=100+10+3+107.3+1=221.3кг

Статьи расхода:

82. Выплавленный металл. На 100кг шихты выплавляется 100.541кг металла.

M_м=112.131кг.

2. Ваграночные газы. Общее количество образующихся газов 110.021кг, в том числе: 26.29кг CO2 ; 5.3кг СО; 2.873кг H2О; 0.1592кг SO2; 82,1838кг N2;

Mп.г=110,021кг

3. Шлак. Образуется из зоны кокса, известняка, футеровки и окислов кремния, марганца и железа. Общее количество шлака 3.38кг.

Мшл= 4,29кг.

Итого статьи расхода:

m_расх=m_м+m_п.г.+m_шл= 112,131+110,021+4,29=226,442 кг

Наименование материала	Элемент Кг	Реакция окисления	Воздух, кг		Металл	Шлак	Продукты плавки, кг
			О2	N2			СО2	CO	Н2О	SO2	N2
Шихта 100 кг	C, 3.	-	-	-	3	-	-	-	-	-	-
	Si, 3.4	-	-	-	3.4	-	-	-	-	-	-
	Si, 0.6	Si+O2=SiO2	0.67	2.2043	-	0.6	-	-	-	-	2.2043
	Mn, 2.4	-	-	-	2.4	-	-	-	-	-	-
	Mn, 0.6	Mn+1/2 O2=Mn O	0.17	0.5593	-	0.6	-	-	-	-	0.5593
	S, 0.005	-	-	-	0. 005	-	-	-	-	-	-
	P, 0.006	-	-	-	0. 006	-	-	-	-	-	-
	Cr, 3	-	-	-	3	-	-	-	-	-	-
	Ni, 5	-	-	-	5	-	-	-	-	-	-
	Fe, 81.579	-	-	-	94,376	-	-	-	-	-	-
	Fe, 0.41	Fe+1/2O2=FeO	0.117	0.38493	-	0.41	-	-	-	-	0.38493
Кокс 12кг	Ср 6.81	C+O2=CO2	18.16	59.75	-	-	24.97	-	-	-	59.75
	Ср 2.27	C+1/2 O2=CO	3.03	9.97	-	-	-	5.3	-	-	9.97
	Ср 0.92	-	-	-	0,92	-	-	-	-	-	-
	Нр 0.297	H2+1/2 O2=H2O	2.376	7.817	-	-	-	-	2.673	-	7.817
	Ор 0.0297	-	-0.0297	-0.097	-	-	-	-	-	-	-0.097
	Nр 0.0297	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0.0297
	Sр 0.0372	S+O2=SO2	0.122	2.069	-	-	-	-	-	0.1592	2.069
	Sр 0.024	-	-	-	0,024	-	-	-	-	-	-
	Wр 0,1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	Aр 0,2	-	-	-	-	-	-	-	0,2	-	-
Футеровка 1 кг	1.0	-	-	-	-	1.0	-	-	-	-	-
Известняк 3кг	CaCO3	CaCO3=CaO+CO2	-	-	-	1.68	1,32
Воздух 72.17	О2 24.6153	-	24.6153	82.6576	112.131	4.29	26.29	5.3	2.873	0,1592	82.18386
	N2 82.6576	-					Всего газов: 110.02106

Таблица 1 – Материальный баланс плавки