2. Определение состава колошникового газа доменной плавки.

Образующийся у фурм горновой газ проходит путь от горна до колошника, непрерывно меняя свой состав. На выходе из печи колошниковый газ содержит , , , и, возможно, . Содержание этих компонентов (в объемных процентах) определяют с помощью соответствующих газоанализаторов. Содержание влаги в колошниковом газе не анализируется, а при необходимости определяется расчетом по балансовым уравнениям.

1. Определение количества двуокиси углерода.

Двуокись углерода является преимущественно продуктом непрямого восстановления окислов железа и марганца, т. е. содержит в себе кислород шихты за вычетом кислорода карбонатов (главным образом, флюса) и летучих кокса, а так же кислорода, отнятого от окислов водородом.

,

где: - содержание в колошниковом газе, ;

- количество кислорода шихты, переходящего в газ, ;

- количество кислорода флюса и летучих кокса, ;

- количество кислорода шихты, отнятого водородом при восстановлении, .

1. Определение количества кислорода шихты, переходящего в газ.

а) Кислород окислов железа

б) Кислород окислов марганца

в) Кислород окиси фосфора

г) Кислород окиси кремния, из которой кремний восстанавливается и переходит в чугун.

д) Кислород флюсов и летучих кокса определяется из условия, что в летучих кокса содержится (в пересчете на кокс)

Итого:

2. Определение количества кислорода шихты, отнятого водородом при восстановлении.

В процессе восстановления окислов каждый моль отнимает 0,5 моля кислорода , тогда:

Для определения количества кислорода, отнятого водородом, необходимо определить водород, израсходованный на восстановление. В расчете принято, что в восстановительных процессах участвует от всего поступающего в доменную печь водорода . Остальные водорода уходят в колошниковый газ, тогда

где: - количество водорода, переходящего в колошниковый газ,

Источниками в доменной плавке являются: дутье, кокс, гидратная вода и природный газ, тогда

где: - количество водорода, вносимого в печь влажным дутьем, расходуемым на сжигание углерода кокса, ;

- водород, вносимый в печь коксом, ;

- водород, вносимый в печь гидратной водой при ее частичном разложении, ;

- водород, вносимый в печь природным газом, .

а) определение количества водорода, вносимого в печь влажным дутьем, расходуемым на сжигание углерода кокса. Объем влажного дутья, потребного для сжигания доходящего до фурм углерода

;

где: - масса углерода кокса, ;

- масса углерода, затраченного на прямое восстановление, ;

- масса углерода в чугуне,

При прямом восстановлении на каждый атом кислорода расходуется один атом углерода, как например, по реакции , т. е.

где: - масса кислорода, отнимаемого у шихты прямым путем,

Для упрощения расчета принято, что соотношение величин и можно отнести и к кислороду, который находится в двуокиси углерода флюса и летучих, т. е. половина кислорода флюса не принимает участия в восстановительных процессах, тогда:

Подставим полученное значение в формулу для определения количества влажного дутья.

Во влажном дутье содержится влаги

Тогда масса водорода, образующегося при разложении влаги дутья, будет равна

Во влажном дутье содержится сухого дутья

В сухом дутье содержится:

Кислорода:

Азота:

Масса сухого дутья, потребного для сжигания кокса

Масса влажного дутья, потребного для сжигания кокса

б) Определение количества водорода, вносимого в печь коксом.

Задаемся определенным постоянным содержанием водорода в коксе , тогда: ;

в) Водород, вносимый в печь дополнительным топливом.

При определении теплового эквивалента природного газа установлено количество водорода, образующегося при горении природного газа, равное 14,111 нм³ (параграф 1.3.2.5. пункт 8), т. е.

Водород влаги дутья, затраченного на сжигание природного газа, учтен при определении величины .

Подставляем значения полученных величин в формулу для определения количества водорода, переходящего в колошниковый газ, получим

Тогда масса водорода, который будет израсходован на восстановление, равна

Этот водород отнимет при восстановлении у шихты кислород в следующем количестве:

Подставим полученные значения , , в формулу для определения количества двуокиси углерода в колошниковом газе