4.4.17 Розрахунок теплового балансу

4.4.17.1 Прихід тепла

4.4.17.1.1 Фізичне тепло чавуну при 1350ºС

Q₁ = [0,745 · 1150 + 217,67 + 0,837 (1350-1150)] · 70 = 86927,4 кДж

Де 0,745 – середня теплоємність чавуну Т_пл. ºС

217,7 – теплота плавлення чавуну, кДж/кг,

0,837 – середня теплоємність рідкого чавуну, кДж/кг · град

4.4.17.1.2 Теплота екзотермічних реакцій окислення домішок, кДж:

С → СО₂ 34061 · 0,357 = 12159,8

С → СО 10457 · 3,213 = 33598,3

Si → SiO₂ 31073 (0.64 + 0.6924 · 0.45 · 0.2 + 0.5996 ·0.03 ·0.2)

= 22061.8

Mn → MnO 7359 · (0.50 · 0.8 + 0.6924 · 0.2 · 0.004 + 0.5996 ·

· 0.85 · 0.2) = 3683.9

Р → Р₂О₅ 24982 · 0,0076 ·0,9 = 170,877

Q₂ = 12159,8 + 33598,3 + 22061,8 + 3683,9 + 170,877 = 71674,7 кДж

4.4.17.1.3 Виділяється тепла за реакцією утворення силікатів кальцію з умов, що всі оксиди кремнію і фосфору пов’язані з оксидами кальцію:

2СаО + SiO₂ = (CaO)₂ · SiO₂ + 141545.4 кДж

4CaO + P₂O₅ = (CaO)₄ · P₂O₅ + 673326.5 кДж

Q₃ = (141545,4 · 1,5171/60 + 67336,5 · 0,1195/142) = 4145,6 кДж

4.4.17.2 Витрати тепла

4.4.17.2.1 Витрати тепла зі сталлю

Q`₁ = [1,331 · 1300 + 351,62 + 2,496 (1620 – 1300)] 7,1139 = 20490,5 кДж

4.4.17.2.2 Витрати тепла зі шлаком визначаються з умов, що температура шлаку дорівнює температурі сталі на випуску, тобто 1620ºС.

Q`₂ = [1,331 · 1300 + 351,62 + 2,496 · (1620 – 1300)] · 7,1139 = 20490,5 кДж

4.4.17.2.3 Кількість тепла, що уноситься газами, які відходять. Приймаємо температуру газів, що відходять 1450ºС. Тоді з газами втрачається тепла:

СО₂ 3407,4 · 0,8415 = 2867,3 кДж

СО 2118,12 · 5,9119 = 12522,1 кДж

Н₂О 2645,55 · 0,1135 = 300,3 кДж

О₂ 2210,21 · 0,2178 = 481,4кДж

N2 2088,8 · 0,026 = 54,3 кДж

Q`₃ = 2867,3 + 12522,1 + 300,3 + 481,4 + 54,3 = 16225,4 кДж

4.4.17.2.4 Тепло, що втрачається з корольками заліза і викидами:

Q`₄ = 0,837 · 1620 · 1,987 = 2694,3 кДж

4.4.17.3 Статті розходу і витрат тепла зводимо до таблиці теплового балансу.

Таблиця 4.12 – Тепловий баланс

1	2	3	4	5	6	7	8
№ п/п	Прихід тепла	кДж	%	№ п/п	Витрати тепла	кДж	%
1	Фізичне тепло чавуну Q1	86927,4	51	1	Фізичне тепло сталі Q`1	131181,6	76,9
2	Окислення домішок Q2	71674,7	42	2	Фізичне тепло шлаку Q`2	20490,5	12
3	Шлакоутворення Q3	4145,6	2,4	3	З газами, що відходять Q`3	16225,4	9,5
4	Додаткове паливо Q4	7844,1	4,6	4	З корольками заліза і викидами Q`4	2694,3	1,6
	(Всього)	(162747,7)
	Всього	170591,8	100,0		Всього	170591,8	100,0

Складаємо всі статті приходу і витрат тепла. В даному випадку прихід тепла менше ніж витрата. Необхідно збалансувати баланс. Нестача тепла складає (за основу беремо більшу цифру):

170591,8 – 162747,7 = 7844,1

Заносимо цю величину в приходну частину теплового балансу як статтю «Додаткове паливо». Тепер баланс збалансований, тобто прихід тепла рівний витраті. Необхідно додати тепла у кількості 7844,1 кДж, розраховуємо необхідну кількість коксику (або іншого матеріалу, який містить вуглець)

К_дод. =

де 25116 – теплота згорання коксового дріб’язку.

Таким чином, на 100 кг металічної шихти необхідно внести у якості додаткового палива 0,3123 кг коксового дріб’язку. На одну тону сталі це складе 10 · 0,3123 = 3,123 кг. На всю плавку при ємності конвертера 300 т необхідно коксового дріб’язку:

300 · 3,123 = 936,9 кг