2.4 Розрахунок теплового балансу

При розрахунку теплового балансу по першому способу приймаємо теплові ефекти реакції, які приведені в таблиці 2.13.

Таблиця 2.13 - Теплові ефекти реакцій

Реакція	Н ккап/моль	Перерахунку	Ккап/кг	кДж/кг
Ств+1/2О2г =СОг	264000	СО	944	3941
Ств+О2г=СО2г	44050	СО2	2140	8925
Mnr+Siж=MnSiж	25600	Si	1020	4260
2Mn+SiO2=2Mn*SiO2	11450	MnO	168	700
CaO+SiO2=CaO*SiO2	11450	CaO	204	852
MgO+SiO2=MgO*SiO2	8810	MgO	220	910
S+3/2O2=SO3г	94450	S	2630	11000
СaCO3=CaO+CO2	-42500	CaO	-700	-3190
MgCO3=MgO+CO2	-25110	MgO	-703	-2930
Mnтв­=Mnг	-68340	Mn	-1240	-5175
Siтв­=Siг	-85000	Si	-3030	-12650
Pтв­=Pг	-192200	P	-4270	-17860
MnOтв=MnТВ+1/2О2г	-93100	Mn	-1695	-7080
SiO2тв=Siж+О2г	-217600	Si	-7760	-32400
Fe2O3тв=2Fe+3/2O2г	-196500	Fe	-3511	-14650
P2O5тв=1/2P4г+5/2О2г	-370000	P	-11900	-49650
H2Oг=H2г­+1/2О2г	-57798	H2O	-3210	-13400

Прибуток тепла

Тепло, яке вноситься шихтовими матеріалами

Марганцевим агломератом 2002,4*0,418*25=20925,08 кДж

МФШ 780,22*0,418*25=8203,46 кДж

Кварцитом 226,16*0,7*25=3957,8 кДж

Коксиком 460,73*0,836*25=9608,35 кДж

Всього Q_ш=42614 кДж

Тепло окислення вуглецю за реакцією С_тв+1/2О_г =СО_г

Q₁=40,43*20,02*3941=3189879 кДж.

Тепло окислення вуглецю за реакцією С_тв+О_2г=СО_2г

Q₂= 7,769*20,02*8925=1388153 кДж.

Тепло окислення сірки за реакцією S+3/2O₂=SO₃

Q₃=0,497*20,02*11000=109449 кДж.

Всього тепла від окислювання елементів

Q_ок= Q₁+ Q₂+ Q₃=4687481 кДж.

Тепло утворення силікрмарганцю за реакцією

Mn_ж+Si_ж=MnSi_ж

Q_ме=1000*0,1959*4260=834534 кДж.

де 0,1959 – частка кремнію в силікрмарганці.

Тепло шлакоутворення.

Тепло утворення 2Mn*SiO₂ за реакцією

2MnO+SiO₂=2MnO*SiO₂

Q₅=864,34*0,1902*700=115078 кДж.

де 0,1902 – часика MnO в відвальному шлаку силікомарганцю.

Тепло утворення СаO*SiO₂ за реакцією

CaO+SiO₂=CaO*SiO₂

Q₆=864,34*0,0882*852=64952 кДж.

Тепло утворення MgO*SiO₂ за реакцією

MgO+SiO₂=MgO*SiO₂

Q₇=864,34*0,0439*910=34529 кДж.

Всього тепла від шлакоутворення

Q_шл= Q₅+ Q₆+ Q₇=214559 кДж.

Всього прихід тепла складає

ΣQ_пр= Q_ш+ Q_ок+ Q_ме+ Q_шл=5779188 кДж.

Витрати тепла

Тепло на відновлення MnO за реакцією

MnO_тв=Mn_ТВ+1/2О_2г

Q₈=(1000*0,7349+0,92*20,02)*7080=5333494 кДж.

де 0,7349 – частка марганцю в силікомарганці, а0,92 – вивітрення марганцю.

Тепло на відновлення кремнію з SiO₂ за реакцією

SiO_2тв=Si_ж+О_2г

Q₉=(1000*0,1959+1,01*20,02)*32400=7002294 кДж.

де 0,1959 – частка кремнію в силікомарганці, а 1,01 – вивітрення кремнію.

Тепло на відновлення заліза з Fe₂O_{3 ­}за реакцією

Fe₂O_3тв=2Fe+3/2O_2г

Q₁₀=1000*0,0526*14650=770590 кДж.

де 0,0486 – частка заліза в силікомарганці.

Тепло на відновлення фосфору з P₂O₅ за реакцією

P₂O_5тв=1/2P_4г+5/2О_2г

Q₁₁=(1000*0,0041+0,01*20,02)*49650=213504 кДж.

Де 0,0041 – частка фосфору в силікомарганці, а 0,01 – вивітрення фосфору.

Всього витрачається тепла на відновлення окислів

ΣQ_в= Q₈+ Q₉+ Q₁₀+ Q₁₁=13319882 кДж.

Витрати тепла

Тепло вивітрення мароганцю за реакцією Mn_тв­=Mn_г

Q₁₂=0,92*20,02*5175=95315 кДж.

Тепло вивітрення кремнію за реакцією Si_тв­=Si_г

Q₁₃=1,01*20,02*12650=255785 кДж.

Тепло вивітрення фосфору за реакцією P_тв­=P_г

Q₁₄=0,01*20,02*17860=3575 кДж.

Всього теряється тепла від вивітрення елементів

Q_у= Q₁₂+ Q₁₃+ Q₁₄=124675 кДж.

Тепло, яке забирається шлаком при 1600 Сº

Q₁₅=846,34*2470=2090459 кДж.

Тепло, яке забирається металом при 1600 Сº

Q₁₆=734,9*1595+195,9*2910+52,6*1630=1827972 кДж.

де 734,9; 195,9; 52,6 – кількість марганцю, кремнію і заліза у силікомарганці відносно.

Для спрощення розрахунку приймаємо, що газова фаза складається на 100% з окису вуглецю, а середня температура від ходячих газів складає 425 Сº. Тоді тепло, яке забирається колошниковими газами, складає

Q₁₇=48,0*20,02*(566-32,6)=512576 кДж.

де 566 кДж/м³ і 32,6 кДж/м³ – тепло складність одного нормального м³ газу при 425 і 25 Сº відносно.

Тепло на розкладення води за реакцією H₂O_г=H_2г­+1/2О_2г

Q₁₉=0,68*20,02*13400=182422 кДж.

Всього Втрачається фізичного тепла з продуктами плавки

ΣQ_ф= Q₁₅+ Q₁₆+ Q₁₇+ Q₁₈+ Q₁₉=4613429 кДж.

Теплові втрати кладкою печі

Теплові втрати кладкою печі РПЗ-48, яка виробляє 309 т/доб.

За даними НЗФ прведені в таблиці 2.14.

Питомі теплові втрати

Q₂₀=2765000/12,9=214341 кДж

де 12,9 – продуктивність печі, т/год.

Таблиця 2.14 - Теплові втрати кладкою печі РПЗ-48

Джерело втрат	Зовнішня температура кладки печі, С	кДж, т/год
Верхня частина стін	100	192000
Нижня частина стін	130	577000
Подина	150	796000
Склепіння	90	1200000
Загальні втрати		2765000

Загальні теплові втрати

ΣQ_р=Q_в+Qу+Q_ф+Q₂₀=18272327 кДж.

Різниця між статтями прибутку і витрат

ΣQ_пр- ΣQ_в=5779,188-18272,328=-12493,139 МДж.

Витрати електроенергії на 1 т силикомарганцю

12492,139/3,9=3470 кВт*ч/т.

Зведений тепловий баланс приведено в таблиці 2.15

Таблиця 2.15 - Зведений тепловий баланс

Прибуток тепла	МДж	%	Витрати тепла	МДж	%
Фізичне тепло шихти	42,614	0,22	Відновлення окислів	13319,88	68,23
			Вивтрення елементів	124,675	0,64
Окислення елементів	46,87,48	24,01	Фіз. Тепло продуктів	4613,4	23,63
Утворення сплаву	834,53	4,27	плавки
Шлакоутворення	214,26	1,1	Втрати кладкою	214,3	1,1
Електроенергія	13742,4	70,39	Втрати в короткій мережі	1249,3	6,39
Всього	19521,6	100	Всього	19521,6	100