О) Тепловые потери qт.п

Н) Теплота, расходуемая на диссоциацию оксидов qдисс.

Л) Теплота разложения гидратов и испарения гидратной воды qгидр.

К) Теплота испарения гигроскопической влаги qгигр.

И) Энтальпия пирога готового агломерата qагл.

По результатам измерений теплоемкости пирога готового агломерата q_агл» 0,9¸0,93 кДж/(кг·К) при 600-700 ˚С. Эти данные позволяют вычислить энтальпию 1т пирога, составляющую при 600 и 700 ˚С соответственно 40 и 650 МДж/т. Необходимо учесть и массу возврата (42 кг и 50 кг/100 кг годного агломерата):

1) q_агл =65000·1,42=92300кДж/142кг агломерата и возврата;

2) q_агл =54000·1,50=81000кДж/150кг агломерата и возврата.

При переходе (H₂O)_ж®(H₂O)_пар теплота испарения равна 2258,6 кДж/ кг H₂O при 100 ˚С и 0,1 МПа. Влажность шихты составляет 10 кг/100 кг агломерата, в

обоих случаях q_гигр =10·2258,6=22586 кДж/100 кг агломерата.

С учетом реакции Fe₂O₃·H₂O(гетит)®Fe₂O₃(гематит)+(H₂O)_пар Ж. Мишар ре-комендует пользоваться тепловым эффектом 75600 кДж/к·моль. Рекомендации

базируются на экспериментальном определении этой величины Сабатье и незави-симо от него Барсадом при 260–360˚С. Величина 4184 кДж/кг Н₂О приведена к 25 ˚С. Следовательно q_гигр кДж/100кг агломерата:

1) 4184·0,0905· X =278,652· X;

2) 4184·0,0237·6=594,9648.

м) Теплота диссоциации карбонатов q_карб:

qкарб = 40,74(СО2; x; CaCO₃ X +CO2; y; CaCO₃ Y +CO2;м; CaCO₃М) +

+ 23,06(СО2; x; MgCO₃ X +CO2; y; MgCO₃ Y +CO2; м; MgCO₃ М) +

+ 18,13(СО2; x; FeCO₃ X +CO2; y; FeCO₃ Y +CO2; м; FeCO₃ М).

В этой формуле используются тепловые эффекты разложения карбонатов в пересчете на 1 кг диоксида углерода, выделяющегося в ходе этого процесса. В формулу следует подставлять содержание СО₂ в компонентах шихты в процентах. При этом распределение СО₂ между СаСО₃, МgСО₃ и FeСO₃ принимается с уче-том минералогического анализа компонента шихты:

1) q_карб = 6,21 X ·18,13 + 42,76 Y ·40,74 = 112,5873 X + 1742,0424 Y;

2) q_карб = 37,37 Y ·40,74 + 6,59 Y ·23,06 + 5,61·6·40,74 = 1674,4192 Y + 1371,3084.

При расчете шихты № 2 содержание СО₂ в известняке (43,96%) разделено в отношении 85:15 в соответствии с содержанием СаО и МgО в нем.

В некоторых случаях исходная аглошихта содержит сложные алюмосилика-ты (например, тюрингит, шамозит), теплоту диссоциации которых следует учиты-вать. В расчетах в качестве пустой породы учитывают только кварц (SiO₂) и опал

(SiO₂·nH₂O).

По реакции 2Fe₂O₃ = 4FeO+O₂ – 18226 кДж/кг кислорода вычисляем затрату тепла для случая спекания шихты № 1 (при агломерации шихты № 2 идет, наобо-рот, частичное окисление железа, тепловой эффект которого был учтен ранее при подсчете прихода тепла):

q_дисс =18226(17–7,02 X /100–3,90·8/100)/9=28740,579–142,1628 X,кДж/кг агломерата.

Величина тепловых потерь, определенная экспериментально на действую-щих аглолентах, колеблется от 209200 до 334720 кДж/т агломерата, что составля-ет 7-11% от общего расхода тепла на спекание. Принимаем величину тепловых потерь кДж/100 кг агломерата:

1) 30000;

2) 25000.

Уравнения теплового баланса процесса агломерации:

1) 347,93 X + 1758,5604 Y – 20426,9515 Z + 124144,784 = 0;

2) – 456,1199 X + 1699,0081 Y – 20033,3175 Z + 112724,7271 = 0.

Решение систем трех уравнений, составленных по материальному балансу спекания, балансу основности агломерата и тепловому балансу агломерации, дает следующие значения, кг/100 кг агломерата:

1)ì0,8544 X + 0,5712 Y + 0,1452 Z = 93,8571;	ì X = 90,2394
í14,244 X – 52,388 Y + 11,302 Z = –7,2;	í Y = 26,8133
î347,93 X + 1758,5604 Y – 20426,9515 Z = –124144,784	î Z = 9,9229

2)ì1,0235 X + 0,5602 Y + 0,1475 Z = 96,1462;	ì X = 84,4731
í14,644 X – 49,22 Y + 10,956 Z = 506,76;	í Y = 15,9624

î– 456,1199 X + 1699,0081 Y – 20033,3175 Z = – 112724,7271 î Z = 5,0573

4. Проверка массы и основности агломерата на примере расчета шихты № 1 (проверка на 100 кг агломерата), кг:

Feагл	= 0,46957·90,2394+26,8133·0,00574+9,9229·0,02006+0,68834·8 = 48,2333;
(FeS2)агл	= 9,9229·0,0008·0,05 = 0004;
(FeS)агл	= 9,9229·0,002·0,05 = 0,0010;
(FeS2)агл	= 9,9229·0,0008·0,05 = 0004;
Mnагл	= 0,0124·90,2394+9,9229·0,00155·8·0,00387 = 1,1654;
(Sорг)агл	= 9,9229·0,003·0,05 = 0,0015;
(SO3)агл	= 0,4·90,2394·0,0014+0,4·26,8133·0,002+9,9229·0,4·0,0023+8·0,4·0,0006=
	= 0,0829;
Рагл	= 90,2394·0,00035+26,8133·0,00017+9,9229·0,00009+8·0,00017=0,0469;
Fe(FeO)	= 0,778FeO=0,778·17=13,226;
Fe(FeS)	= 0,636FeS2=0,636·0,0010=0,0006;
Fe(FeS2)	= 0,467FeS2=0,467·0,0004=0,0002;
Fe(Fe2О3)	= Feагл–FeFeOFeFeSFeFeS2=48,2333–13,226–0,0006–0,0002=35,0065;
Fe2О3(агл) = FeFe2О3: 0,7=50,0092;
P2O5(агл)	= 0,0469:0,437=0,1073;
MnОагл	= Mnагл:0,775=1,654:0,7=1,5037.

Результаты расчетов сведены в табл. 2.5.

5. Материальный и тепловой балансы спекания (табл. 2.6 и 2.7).

К.п.д. углерода и к.п.д. тепла при агломерации шихты № 1:

к.п.д._С = (q _{C® CO, CO2}/ q _{C® CO2})·100 = (27834/33730)·100 = 82,52 %;

к.п.д.^*_тепла = (Q_полезн/Q_общ)·100 = (22586,0 + 34169,3 + 56869,7 + 15911,9 + 92300,0)× ×100/291427,6 = 75,3 %.

^* Теплота готового пирога агломерата включена в полезный расход тепла.

Таблица 2.5 – Количество и состав агломерата № 1	*
	Расход,	FeO+ Fe2O3 + +
Компоненты ших-	S + FeS +	+		SiO2	Al2O3		CaO
кг/100 кг
ты	FeS2+SO3	+ +
агломерата
	P2O5	+MnO, кг
		%			кг	%	кг	%
Рудная смесь	90, 2394		–		9,49		8,5637	3,87	3,0411	1,01		0,
Известняк	26, 8133		–		1,18		0,3164	0,40	0,1072	52,00		13,
Топливная смесь^*^*	9,9229		–		6,25		0,6202	3,18	0,3155	1,31		0,
Окалина	8,000		–		0,85		0,0680	0,15	0,0120	0,40		0,
Всего		68,7060			9,5683		3,4758			15,

^* Реальный расход топливной смеси с учетом её неполного сгорания при агломерации (агломерат содержи

9,9+0,4=10,3 кг/100 кг агломерата.

^** Проверка основности агломерата b=(15,0163+3,2380)/(9,5683+3,4758)=1,39943. Ошибка равна 0,00057,

массе агломерата, определенной в таблице, составляет 0,0044 кг, или 0,005 % (отн.).

Таблица 2.6 – Материальный баланс спекания шихты № 1 (на 100 кг агломера-та)

	Статья расхода	кг		Статья прихода	кг
	Рудная смесь	90,2394		Агломерат	100,0000
	Известняк	26,8133		Отходящие газы (без уче-	154,0347
				та вредных прососов)
	Топливная смесь	9,9229		Возврат	42,0000
	Окалина	8,0000
	Гигроскопическая влага ших-	10,0000
	ты
	Газ в горны (плотность 1,074	4,7695
	кг/м^3)
	Влажный воздух в горны и в	104,4866
	спекаемый слой (плотность
	1,2879 кг/м^3)
	Возврат	42,0000
	Всего:	295,9317^*		Всего:	296,0347

^* Невязка 0,103 кг или 0,1 % (отн.)

Таблица 2.7 – Тепловой баланс спекания шихты № 1 (на 100 кг агломерата)

	Приход тепла	кДж	%		Расход тепла	кДж	%
	Теплота горения	227915,1	77,5		Теплота испарения	22586,0	7,7
	твердого топлива				гигроскопической
					влаги
	Теплота горения се-	480,5	0,2		Теплота диссоциа-	34169,3	11,6
	ры и сульфидов				ции гидратов и ис-
					парения гидратной
					воды
	Теплота зажигания и	33500,0	11,4		Теплота разложе-	56869,7	19,3
	дополнительного				ния карбонатов
	обогрева спекаемого
	слоя
	Теплота шихты	10138,0	3,4		Теплота диссоциа-	15911,9	5,4
					ции оксидов
	Теплота всасываемо-	2393,5	0,8		Теплота отходящих	42590,7	14,5
	го в слой воздуха				газов
	Теплота минералооб-	20000,0	6,7		Теплота готового	93300,0	31,3
	разования				пирога агломерата
					Тепловые потери	30000,0	10,2
	Всего:	294427,1^**			Всего:	294427,6

^** Невязка 0,5 кДж, или 0,0001 % (отн.).

Дата добавления: 2014-12-16