热平衡计算Word下载.docx
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3)风口前燃烧的总碳量(C风口总):
4)风口前燃烧的焦炭中的碳量(C风口,焦炭)
所以它们的发热量为:
QC=q焦炭+q煤
=2173640+975985.44=3149625.44kJ
(2)热风带入的热量
式中,V风、C风、t风分别为风量、风的比热容与风温,查热力学数据表,1000℃时的比热容1.185kJ/(kg·
℃)
【15】
2热量支出计算
铁等元素的还原、脱硫、石灰石分解、水分分解等均与全炉热平衡相同,
(1)还原耗热(Q还原)【8】
1)
Fe的直接还原耗热:
(2890kJ/kgFe)
2)Si的还原耗热:
3)Mn的还原耗热
qMn=1.64×
4877=7998.28kJ
4)P的还原耗热
qP=2.65×
26520=70278kJ
Q还原=qFe+qSi+qMn+qP=1701633.775kJ
(2)脱硫耗热(QS)
取qS
4600
kJ/kg
【8】
QS=渣量×
(S)×
qS
=439.69×
0.0078×
4600
=15776kJ
(3)石灰石分解与反应热(Q石灰石)
CaCO3=CaO十CO2
(3182kJ/kgCaO)
CO2十C=2CO
(3768.3kJ/kgCO2)
Q石灰石分解=58.2×
0.496×
3182=91855.43kJ
Q石灰石反=58.2×
0.4×
3768.3=43512.11kJ
(4)水分分解耗热(Q水分)
H2O十C=H2十CO
(13440kJ/kgH2)
Q水分=17.75×
13440=238560kJ
(5)炉渣带走热量(Q渣)
前述计算中取每lkg炉渣离开高炉时的焓为1780kJ/kg渣。
炉渣进入高温区时按900℃计算,焓按860kJ/kg渣计算【11】,另外也要扣除成渣热。
Q渣=q渣-q成渣
=439.69×
(1780-860)-58.2×
1130.5
=404514.8-32634.37=371880.4kJ
(6)铁水带走热量(Q铁水)
与Q渣计算相同,前述计算中取每lkg铁水离开高炉时的焓为1220kJ/kg铁。
铁水进入高温区时焓按630kJ/kg计算【12】。
Q铁=1000×
(1220-630)=590000kJ
(7)煤气带走的热量(Q煤气)
要计算煤气从高温区带走的热量,必须知道高温区煤气量及其成分,现计算如下:
已知风口前燃烧碳C风口=284.05kg
故风口前碳燃烧的煤气量为(m3):
则炉缸煤气量=530.2+53.3778十997.26=1580.8
则炉缸煤气成分为:
CO=33.5%,N2=63.1%,H2=3.4%
炉缸煤气在上升过程中,由于直接还原的原因,使CO量不断增加,H2和CO含量不断升高,直到1000℃进入间接还原区时:
进入间接还原区时煤气总量:
=999.92+81.96+754.52=1836.4m3
其中:
CO%=41.1%,H2%=4.5%,N2%=54.4%
在1000℃,煤气比热容以1.41kJ/m3计【13】,煤气带出的热量:
q煤气=1836.4×
1000×
1.41=2589324kJ
焦炭进入高温区时的比热容以1.5kJ/kg计【14】,则焦炭带入热量:
q焦=455.6×
900×
1.5=615060kJ
煤气实际应减去焦炭本身进入高温区所带的热量:
Q煤气=q煤气-q焦
=2589324-615060=1974264kJ
(8)冷却水带走及其他热损失(Q损)
仍采用差值法计算:
Q损=Q收入-Q1~7
=5075043.065-5027481.675
=47561.39kJ
计算内容
首先考虑直接还原度与耗碳的关系
(1)铁的直接还原耗碳
CFe,d=945.61×
12/56×
rd=203rdkg
(2)铁中渗碳量C渗碳=44.64kg
(3)形成甲烷耗碳量CCH4=0.9%×
12/22.4×
1775
=8.6kg
(大约是焦炭碳量的1%-5%)
(4)石灰石大约有一半在高温区分解,它形成的CO2被碳还原成CO,因而消耗碳(C熔剂):
C熔剂=58.2×
0.444×
0.5×
12/44=3.5
kg
5)Si、Mn、P还原耗碳(CSi,Mn,P)(参见P191)
CSi,Mn,P=5.24×
24/28+1.64×
12/55+2.65×
60/62
=7.4kg
当生铁成分一定,而
rd=1.0时,
∑C1~5=203+44.64+28.6+3.5+7.4=267.14kg
rd=0时,
∑C1~5=
44.64+8.6+3.5+7.4=64.14kg
根据rd=1.0和rd=0时的两点在图上作AB线。
或Cd=203rd+64.14kg
当考虑间接还原度与耗碳的关系,而生铁成分又为一定时,则
(1)间接还原铁耗碳(CFe,i)
CFe,i=945.61×
(1-rd)×
n=203n(1-rd)kg
式中n称为碳的过剩系数,1000℃时为3.33(参见P84式(3-14)和图3-6和P194表5-14)
热量耗碳计算
高炉中不仅消耗还原剂碳量,而且消耗大量的热量,这些也都是依靠消耗大量的碳来提供的,因此要进行热量耗碳的计算。
1从热收入项计算
Q收入=5075043.065kJ
CQ=284.05kg=C风口
称为热量耗碳,实际上就是风口燃烧碳量。
本例条件下,风口前每燃烧1kg碳产生的热量为:
qC=Q收入/CQ=17867kJ/kg
2从热支出计算CQ
其中
直接还原的Fe量=945.61×
rd
而
直接还原1kg铁耗热量2890kJ
∴
qFe,d=945.61×
rd×
2890=2732812.9rd
kJ
Q支出=q1+q2~8
当高炉冶炼条件不变,而生铁品种也一定时,qSi,qMn,qP及q2~8各项均为常数。
可得:
q1=2732812.9rd+120310+7998.28+70278
=198586.28+2732812.9rd
=145015.8+2592908rd
+3373409.29
=3518425.09+2592908rd
根据热平衡有:
CQ=196.9+145.1rd
Ci=203n(1-rd)+64.14kg
过剩系数n受温度影响,取其最小值2.5,(参见P194表5-14),上式为:
Ci=571.64-507.5rd
kg
由此有:
Cd=203rd+64.14kg
由CQ+Cd=Ci求得:
rdmin=0.362
此时总耗碳为Ci,即C总=387.9kg
焦比,K=387.9/0.94561
=410.2kg/t
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