Тепловой баланс

Статьи балансов	Первый способ		Второй способ
	Мдж/т	%	Мдж/т	%
Приход тепла
1. Горение природного газа у фурм	208,8	1,93	208,8	4,40
2. Горение углерода кокса у фурм	2636,5	24,70	2636,5	54,60
3. Физическое тепло нагретого дутья за вычетом теплоты разложения влаги дутья	1750,1	16,30	1750,1	36,10
4. Физическое тепло природного газа	7,6	0,07	7,6	0,16
Всего в области горения	4603	43,00	4603	95,26
5. Окисление углерода в процессах прямого восстановления	670,4	6,22	–	–
6. Окисление СО в СО2 в процессах непрямого восстановления	3895,6	36,46	–	–
7. Окисление Н2 вН2О в процессах непрямого восстановления	1299,2	12,18	–	–
Всего в области восстановления	5865,2	54,86	–	–
8. Физическое тепло шихты за вычетом теплоты разложения влаги шихты	228,8	2,14	228,8	4,74
Суммарный приход тепла	10697,0	100,0	4831,8	100,0
Расход тепла
1. Диссоциация оксидов железа, примесей чугуна и перевод в шлак серы	6941	65,15	1076	22,71
2. Восстановление оксидов	1280	11,98	1280	26,52
3. Тепло чугуна	913	8,43	912	18,90
4. Тепло шлака	603	5,64	602	12,46
5. Тепло колошникового газа	960	8,80	960	19,43
6. Потери тепла ( по разности )

6. Тепловой баланс конвертерной плавки

Выплавка стали заданной марки конвертерным способом определяется составом шихты, требованиями технологического и теплового режима плавки. Тепловой режим плавки оценивается тепловым балансом, т. е. соответствием прихода и расхода тепла на процесс. Конвертерная плавка осуществляется без потребления внешнего топлива. В этих условиях основными составляющими приходной части теплового баланса плавки являются:

1. Физическое тепло чугуна. Физическое тепло 1 кг чугуна Q_чуг определяется как сумма энтальпии твёрдого чугуна, нагретого до температуры плавления 0,74 t_пл (где 0,74 – теплоёмкость твёрдого чугуна, кДж/(кг ^. К), теплоты плавления (около 217 кДж/кг) и энтальпии жидкого чугуна при данной конкретной температуре нагрева t_факт = 0,87(t_факт-t_пл), где 0,87 – теплоёмкость жидкого чугуна, кДж/(кг ^. К). Таким образом:

Q_чуг = 0,74t_пл + 217 + 0,87 (t_{факт –} t_пл), кДж/кг

Температура плавления чугуна зависит от его состава и в среднем принимается равной 1175 ⁰С. Любое мероприятие, направленное на повышение температуры чугуна t_факт, увеличивает приход тепла.

2. Тепло окисления примесей. Основную долю тепла по этой статье прихода составляет тепло реакций окисления углерода, кремния, марганца и железа. Приход тепла заметно увеличивается, если в полости конвертера осуществляется дожигание образующейся при окислении углерода СО до СО₂. Определённое количество тепла поступает в результате окисления железа, однако по мере окисления железа уменьшается выход металла и соответственно ухудшаются показатели теплового баланса, рассчитанные не на 1 кг шихты, а на 1 кг жидкой стали.

Кроме этих двух основных составляющих приходной части теплового баланса, при точных расчётах учитывается тепло процессов шлакообразования (образование силикатов кальция и магния, алюминатов кальция и т. д.), а также физическое тепло попавшего в конвертер миксерного шлака. В тех случаях, когда шлакообразующие добавки или заваливаемый в конвертер металлический лом предварительно подогреваются, это тепло также учитывается.

6.1. Расходные статьи теплового баланса конвертерной плавки

:

6.1.1.Тепло нагрева стали

Физическое тепло 1 кг стали Q_ст определяется как сумма энтальпии твёрдой стали, нагретой до температуры плавления 0,7 t_пл [где 0,7 – теплоёмкость твёрдой стали, кДж / (кг ^. К)], теплоты плавления 260 кДж / кг и энтальпии жидкой стали, нагретой в процессе плавки до определённой температуры 0,84(t_факт-t_пл). Таким образом:

Q_ст = 0,7 t_пл + 260 + 0,84 (t_факт – t_пл) кДж /кг.

Температура плавления и, следовательно, значение теплоёмкости зависят от состава стали. Обычно для расчётов температуру плавления стали принимают равной 1500 ⁰С.

Из приведенных данных следует, что получение высоких значений величины нагрева металла t_факт связано с увеличением расхода тепла.

6.1.2. Тепло нагрева шлака

Физическое тепло 1 кг шлака определяется как сумма энтальпии шлака С_шл^. t_шл и теплоты его плавления Q_пл.шл (где С_шл – удельная теплоёмкость шлака при данной температуре, кДж / (кг ^. К); t_шл – температура). Величины удельной теплоёмкости шлака и теплоты его плавления для шлаков различного состава существенно отличаются. В расчётах часто принимают t_шл = 1650 ⁰С; С_шл 1,21 кДж/ (кг ^. К); Q_пл._шл = 210 кДж/кг.

6.1.3. Физическое тепло отходящих газов

Эта величина которого определяется как произведение теплоёмкости газов на температуру (т. е. как энтальпия газа). Величины теплоёмкостей таких составляющих газов, как СО, СО₂, Н₂О, N₂ существенно различаются, поэтому для точных расчётов необходимо возможно более точно знать состав газов. Чем большая доля СО догорает в полости конвертера до СО₂, тем больше приход тепла, однако при этом возрастает температура газов и соответственно увеличивается расход тепла на нагрев отходящих газов.