2.17 Розрахунок теплового балансу

2.17.1 Прихід тепла

2.17.1.1 Фізичне тепло чавуну при 1350 ⁰С

Q₁ = [0,745 ^. 1150 + 217,67 + 0,837 ^. (1350 – 1150)] ^. 70 = 86927,4 кДж,

де 0,745 – середня теплоємність чавуну в твердому стані

Т_пл, кДж/кг ^. град

1150 – температура плавлення чавуну Т_пл, ⁰С

217,67 – теплота плавлення чавуну, кДж/кг,

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

2.17.1.2 Тепло екзотермічних реакцій окислення домішок, кДж:

С  СО₂ 34061 ^. 0,3 = 10218,3

С  СО 10457 ^. 2,7 = 28233,9

Si  SiO₂ 31073 ^.(0,59 + 0,5163 ^. 0.45 ^. 0,2 + 0,5422 ^. 0,03 ^. 0,2) =

= 19880,5

Mn  MnO 7359 ^. (0,48 ^. 0,8 + 0,5163 ^. 0,2 ^. 0,004 + 0,5422 ^. 0,85 ^.0,2) =

= 3507,3

P  P₂O₅ 24982 ^. 0,0063 ^. 0,9 = 141,648

Q₂ = 10218,3 + 28233,9 + 19880,5 + 3507,3 +141,648 = 61982,1 кДж

2.17.1.3 Виділиться тепла за реакцією утворення силікатів кальцію з умов, що всі оксиди кремнію і фосфору пов^,язані з оксидом кальцію:

2CaO + SiO₂ = (CaO)₂ ^. SiO₂ +141545,4 кДж

4СаО + Р₂О₅ = (СаО)₄ ^. Р₂О₅ + 673326,5 кДж

Q₃ = (141545,4 ^. 1,381/60 + 673326,5 ^. 0,1175/142) = 3815,1 кДж

де 1,381 – кількість SiO₂ (табл. 2.5)

0,1175 – кількість Р₂О₅ (табл. 2.5)

2.17.2 Витрати тепла

2.17.2.1 Втрати тепла зі сталлю

Q₁^= [0,699 ^. 1500 +272,1 + 0,837 ^. (1620 – 1500)] ^. 92,9512 = 132087,4 кДж,

де 0,699 – середня теплоємність сталі в твердому стані, ,

1500 – температура плавлення сталі, ⁰С,

272,1 – теплота плавлення сталі, кДж/кг

0,837 – середня теплоємності рідкої сталі, ,

92,9512 – кількість сталі до розкислення, кг

2.17.2.2 Втрати тепла зі шлаком визначаємо з умов, що температура шлаку дорівнює температурі сталі на випуску, тобто 1620 ⁰С.

Q₂^ = [1,331 ^. 1300 + 351,62 + 2,496 (1620 – 1300)] ^.8,2008 = 23623,55 кДж

де 1,331 – середня теплоємність твердого шлаку, ,

351,62 – теплота плавлення шлаку, кДж/кг

2,496 – середня теплоємність рідкого шлаку, ,

1300 – температура плавлення шлаку, ⁰С

2.17.2.3 Кількість тепла, що уноситься газами, які відходять. Приймаємо температуру газів, що відходять 1450 ⁰С. Тоді с газами втрачається тепла:

СО₂ 3407,4 ^. 0,731 = 2490,8 кДж

СО 2118,12 ^. 5,04 = 10675,3 кДж

Н₂О 2645,55 ^. 0,1157 = 306,1 кДж

О₂ 2210,21 ^. 0,2049 = 452,9 кДж

N₂ 2088,8 ^. 0,0235 = 49,1 кДж

Q₃^ = 2490,8 + 10675,3 + 306,1 + 452,9 + 49,1 = 13974,2 кДж

2.17.2.4 Тепло, що втрачається з корольками заліза і викидами:

Q₄^ = 0,837 ^. 1620 ^. 2,0218 = 2741,4 кДж

2.17.3 Статті приходу і витрат тепла зводимо до таблиці теплового балансу.

Таблиця 2.12 - Тепловий баланс

№ п/п	Прихід тепла	кДж	%	№ п/п	Витрати тепла	кДж	%
1	Фізичне тепло чавуну Q1	86927,4	50,4	1	Фізичне тепло сталі, Q1	132087,4	76,6
2	Окислення домішок металу Q2	61982,1	36,7	2	Фізичне тепло шлаку, Q2	23623,55	13,7
3	Шлакоутворення Q3	3815,1	2,2	3	З газами, що відходять Q4	13974,2	8,1
4	Додаткове паливо Q4	19701,95	10,7	4	З корольками заліза і викидами Q4	2741,4	1,6
	(Всього)	(152724,6)
	Всього	172426,55	100,0		Всього	172426,55	100,0

Складаємо всі статті приходу і витрат тепла. В даному випадку прихід тепла менш ніж витрати. Необхідно збалансувати баланс. Нехватка тепла складе (за основу беремо більшу цифру):

172426,55 – 152724,6 = 19701,95 кДж

Заносимо цю величину в приходу частину теплового балансу як додаткову статтю «Додаткове паливо». Тепер баланс збалансований, тобто прихід тепла дорівнює витрат. Т.ч. необхідно додати тепла у кількості 19701,95 кДж, розраховуємо необхідну кількість коксику (або другого матеріалу, що містить вуглець).

кг

де 25116 – теплота згорання коксового дріб^,язку.

Таким чином, на 100 кг металічної шихти необхідно внести у якості додаткового палива 0,7844 кг коксового дріб^,язку. На 1 т сталі це складе: 10 ^. 0,7844 = 7,844 кг. На всю плавку при ємності конвертеру 250 т необхідно коксового дріб^,язку:

250 ^. 7,844 = 1961 кг

При складанні теплового балансу може бути другий варіант – коли в приходній частині має місто надлишок тепла, а в частині витрат не хватає статей, що потребляють тепло.

В цьому випадку надлишок тепла компенсується подачею в ванну необхідної кількості металічного лому. В частині витрат теплового балансу з^,являється додаткова стаття – «Кількість додаткового металічного лому».

33