Расчет теплового баланса

Температура процесса 1250ºС. Теплоемкости веществ заданы ниже в таблице :

Таблица №10

Теплоемкость	Ед. измерения	Значение
Шихты	ккал/кг·ºС	0,200
Штейна	ккал/кг·ºС	0,225
Шлака	ккал/кг·ºС	0,300
SO2	ккал/нм³·ºС	0,544
N2	ккал/нм³·ºС	0,338
CO2	ккал/нм³·ºС	0,544
H2O	ккал/нм³·ºС	0,434
Дутье	ккал/нм³·ºС	0,344

Далее рассчитаем приход-расход тепла и определим: требуется ли дополнительно привлечь к процессу топливо, в частности природный газ, или придется добавлять в печь охлаждающие вещества.

Приходящее количество теплоты складывается из:

• Физического тепла исходных материалов

• Тепла экзотермических реакций

Расходуемое количество теплоты идет на:

• Физическое тепло продуктов плавки

• Тепло эндотермических реакций

• Потери тепла

Приход тепла

1. Физическое тепло поступающих материалов:

Так как температура всех поступающих материалов t_исх равна стандартной температуре t₀ и равна 25°С, то

Тепло конвертерного шлака:

2. Тепло изотермических реакций

Для того, чтобы рассчитать количество теплоты, выделяющейся при протекании первой реакции, необходимо знать массу взаимодействующей с кислородом серы, которая образуется в результате разложения сульфидов, содержащихся в концентрате:

Масса серы, взаимодействующей с кислородом:

Тепловой эффект от первой реакции:

Во второй реакции участвует железо, поступившее в концентрате, за вычетом железа, перешедшего в штейн

Тепловой эффект от второй реакции:

Масса свинца, связанного с серой, который будет участвовать в реакции окисления серы:

Тепловой эффект от третьей реакции:

Масса цинка, участвующего в реакции окисления серы:

Тепловой эффект от четвертой реакции:

Тепловой эффект от пятой реакции:

Тепловой эффект от шестой реакции:

Количество приходящего тепла:

Расход тепла

Физическое тепло продуктов плавки.

Тепло на нагрев штейна

Тепло на нагрев шлака

Тепло на нагрев отходящих газов

Также тепло расходуется при протекании эндотермических реакций:

Расход тепла для перечисленных выше реакций:

Расход тепла на нагрев и эндотермические реакции:

Общее количество теплоты ,без учета потерь тепла, затрачиваемое при плавке

Если потери тепла через ограждения печи составляют 15% от суммарных затрат тепла, то:

Результаты расчетов свидетельствуют о том, что расход тепла больше, чем приход тепла. Однако, необходимо соблюдение равновесия. Эта проблема будет покрываться за счет сжигания топлива.

Расчет количества необходимого топлива

Расчет расхода природного газа

Состав: 100% СН₄

Реакция горения природного газа: CH₄ + 2O₂CO₂ + 2H₂O, Qсгор= 8500ккал/