4. Приход тепла

Теплота горения углерода в СО₂ и СО.

Учитывается теплота горения углерода коксовой мелочи ,а также углерода, содержащегося в колошниковой пыли, окалине и чугунном крошье (см. табл. №1).

;

Принимается, что степень графитизации кокса составляет 50% и тепловые эффекты горения при этом равны соответственно

C + O₂ = CO₂ + 33516 кДж/кг C

C + 0,5O₂ = CO + 9828 кДж/кгС.

По экспериментальным данным при спекании офлюсованного агломерата, отношение (CO₂ : CO) в отходящем газе при нормальных расходах топлива близко к 4. При повышенных расходах топлива отношение снижается до 3.

Тогда теплота горения углерода составит:

Подставив значение С_шихты получим:

Теплота зажигания и дополнительного обогрева спекаемого слоя.

Теплота зажигания в средних условиях может быть принята равной 14700-16800 кДж/100 кг агл. для данного расчета принимаем:

q_заж. = 16747,2 кДж/100 кг агл.

Теплота шихты.

Теплота шихты, подогретой до 60 – 80^оС (выше точки роста отходящих газов) горячим возвратом, вычисляется по формуле:

q_шихты = (масса шихты + масса возврата)·t_ш·C_ш,

где С_ш – удельная теплоемкость (кДж/кг град) шихты, которая

колеблется в пределах 0,9-1 кДж/кг*К и с ростом расхода коксовой

мелочи в шихте от 3 до 25 %.

При 19 кг возврата и t_ш = 70^оС, q_шихты будет равно:

Теплота горения органической серы и сульфидов.

Установлено, что распределение серы в коксе по типам идет следующим образом.

Сера сульфидная – 17,9 – 26,6 %;

Сера сульфатная – 1,9 – 6,4 %;

Сера органическая – 71,38 – 76,7 %.

Горение идет по реакциям:

S_орг + O₂ = SO₂ + 9307,2 кДж/кг S;

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂ + 6917,4 кДж/кг FeS₂;

4FeS + 7O₂ = 2Fe₂O₃ + 4SO₂ + 6984,6 кДж/кг FeS.

Степень выгорание серы ранее была принята равной 98 % и 60 % соответственно для сульфида и сульфата (см. табл. 2).

Теплота всасываемого в слой воздуха.

Теплота воздуха, подаваемого к аглоленте после предварительного нагрева в специальных кауперах или холодного воздуха при цеховой температуре, подсчитывается по формуле:

Количество воздуха определяется расходом топлива и коэффициентом избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха принимается в пределах 1,2 – 1,5.

Расчет воздуха на спекание подсчитывается следующим образом. Данные расчета воздуха приведены в таблице 3.

Таблица расчета воздуха Таблица 3

Статьи расхода	Расход кислорода
1. CO2 : CO в отходящих газах	4
2. Реакция горения углерода шихты	0,8Сш + 0,8О2 = 0,8СО2
3. Требуется кислорода для горения Сших. в СО2
4. Требуется кислорода для горения Сших. в СО
5. Всего требуется кислорода для горения Сших. в СО2 и СО	(2,133Сш + 0,267Сш) кг О2
Всего:	2,4Сшихты кг О2

Часть кислорода дает агломерационная шихта в процессе восстановления окислов железа и марганца. В других случаях аглошихта требует дополнительных количеств кислорода для окисления окислов железа. Необходимо еще учесть потребность в кислороде на окисление серы, для окисления железа пирита (FeS₂) и тройлита (FeS), для окисления железа чугунной стружки. Все это было уже ранее подсчитано при составлении уравнений материального баланса агломерации.

-выделяется кислорода при термической диссоциации и восстановлении окислов железа и марганца;

-требуется кислорода для окисления Fe_FeS и S_FeS;

-требуется кислорода для окисления чугунного крошья.

-требуется кислорода для окисления органической серы S_орг коксовой мелочи.

Итого переходит в газовую фазу из шихты кислорода при окислении Fe_FeS и S_FeS:

(кг/100 кг агл.);

Тогда общее количество потребляемого кислорода составляет:

Тогда потребное количество воздуха в кислороде составит:

2,4С_шихты-1,2736+0,0167X+0.0155Z

С учетом коэффициента избытка воздуха равным 1,5 требуется кислорода воздуха:

(2,4С_шихты-2,05+0,0167X+0.0124Z)*1,5=3,6С_шихты-1,91+0,025X+0,02325Z кг/100 кг агл

Перейдем теперь от веса к объему кислорода воздуха:

Объем азота в 3,7619 раза больше:

Полный объём сухого воздуха:

Объем водяных паров (1%):

Полный объём влажного воздуха:

;

Теплота воздуха при t=100 °C:

где С_р = 1,106 кДж/м³*К – теплоёмкость воздуха при 100°С.

Подставив в q_возд известные величины. С 0,8261Z+0,02467).

Теплота окисления железа и его окислов

Окисление чугунного крошья:

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃ + 17174 кДж/кг О₂

Имеет место окисление FeO до Fe₂O₃, когда масса FeO в шихте больше массы FeO в агломерате.

;

Теплота образования силикатов и ферритов.

Теплота образования силикатов и ферритов может быть в среднем принята равной 2 – 3% от общего прихода тепла. При этом меньшие цифры относятся к случаю спекания с повышенным расходом топлива. Примем ее равной 2% от прихода тепла, т.е. в формуле теплового баланса, а = 0,02.

№ п/п	Статьи прихода	X	Y	Z	C
1	Теплота горения углерода qc			23773,84	710
2	Теплота зажигания шихты qзаж				16747,2
3	Теплота шихты qш	73,5	73,5	73,5	1604,4
4	Теплота доп. обогрева				16747,2
5	Теплота горения серы qs			148,8
6	Теплота воздуха qвозд	11,189		1341	-815,0143
7	qокисл				1176,173
8	qсел и фер				17000
9	Ʃ	81,189	73,5	25333,6	53175,522