Розрахунок теплового балансу
При розрахунку теплового балансу по першому способу приймаємо теплові ефекти реакції, які приведені в таблиці 2.13.
Таблиця 2.13 - Теплові ефекти реакцій
Реакція
| Н ккап/моль
| Перерахунку
| Ккап/кг
| кДж/кг
| Ств+1/2О2г =СОг
|
| СО
|
|
| Ств+О2г=СО2г
|
| СО2
|
|
| Mnr+Siж=MnSiж
|
| Si
|
|
| 2Mn+SiO2=2Mn*SiO2
|
| MnO
|
|
| CaO+SiO2=CaO*SiO2
|
| CaO
|
|
| MgO+SiO2=MgO*SiO2
|
| MgO
|
|
| S+3/2O2=SO3г
|
| S
|
|
| СaCO3=CaO+CO2
| -42500
| CaO
| -700
| -3190
| MgCO3=MgO+CO2
| -25110
| MgO
| -703
| -2930
| Mnтв=Mnг
| -68340
| Mn
| -1240
| -5175
| Siтв=Siг
| -85000
| Si
| -3030
| -12650
| Pтв=Pг
| -192200
| P
| -4270
| -17860
| MnOтв=MnТВ+1/2О2г
| -93100
| Mn
| -1695
| -7080
| SiO2тв=Siж+О2г
| -217600
| Si
| -7760
| -32400
| Fe2O3тв=2Fe+3/2O2г
| -196500
| Fe
| -3511
| -14650
| P2O5тв=1/2P4г+5/2О2г
| -370000
| P
| -11900
| -49650
| H2Oг=H2г+1/2О2г
| -57798
| H2O
| -3210
| -13400
| Прибуток тепла
Тепло, яке вноситься шихтовими матеріалами
Марганцевим агломератом 2002,4*0,418*25=20925,08 кДж
МФШ 780,22*0,418*25=8203,46 кДж
Кварцитом 226,16*0,7*25=3957,8 кДж
Коксиком 460,73*0,836*25=9608,35 кДж
Всього Qш=42614 кДж
Тепло окислення вуглецю за реакцією Ств+1/2Ог =СОг
Q1=40,43*20,02*3941=3189879 кДж.
Тепло окислення вуглецю за реакцією Ств+О2г=СО2г
Q2= 7,769*20,02*8925=1388153 кДж.
Тепло окислення сірки за реакцією S+3/2O2=SO3
Q3=0,497*20,02*11000=109449 кДж.
Всього тепла від окислювання елементів
Qок= Q1+ Q2+ Q3=4687481 кДж.
Тепло утворення силікрмарганцю за реакцією
Mnж+Siж=MnSiж
Qме=1000*0,1959*4260=834534 кДж.
де 0,1959 – частка кремнію в силікрмарганці.
Тепло шлакоутворення.
Тепло утворення 2Mn*SiO2 за реакцією
2MnO+SiO2=2MnO*SiO2
Q5=864,34*0,1902*700=115078 кДж.
де 0,1902 – часика MnO в відвальному шлаку силікомарганцю.
Тепло утворення СаO*SiO2 за реакцією
CaO+SiO2=CaO*SiO2
Q6=864,34*0,0882*852=64952 кДж.
Тепло утворення MgO*SiO2 за реакцією
MgO+SiO2=MgO*SiO2
Q7=864,34*0,0439*910=34529 кДж.
Всього тепла від шлакоутворення
Qшл= Q5+ Q6+ Q7=214559 кДж.
Всього прихід тепла складає
ΣQпр= Qш+ Qок+ Qме+ Qшл=5779188 кДж.
Витрати тепла
Тепло на відновлення MnO за реакцією
MnOтв=MnТВ+1/2О2г
Q8=(1000*0,7349+0,92*20,02)*7080=5333494 кДж.
де 0,7349 – частка марганцю в силікомарганці, а0,92 – вивітрення марганцю.
Тепло на відновлення кремнію з SiO2 за реакцією
SiO2тв=Siж+О2г
Q9=(1000*0,1959+1,01*20,02)*32400=7002294 кДж.
де 0,1959 – частка кремнію в силікомарганці, а 1,01 – вивітрення кремнію.
Тепло на відновлення заліза з Fe2O3 за реакцією
Fe2O3тв=2Fe+3/2O2г
Q10=1000*0,0526*14650=770590 кДж.
де 0,0486 – частка заліза в силікомарганці.
Тепло на відновлення фосфору з P2O5 за реакцією
P2O5тв=1/2P4г+5/2О2г
Q11=(1000*0,0041+0,01*20,02)*49650=213504 кДж.
Де 0,0041 – частка фосфору в силікомарганці, а 0,01 – вивітрення фосфору.
Всього витрачається тепла на відновлення окислів
ΣQв= Q8+ Q9+ Q10+ Q11=13319882 кДж.
Витрати тепла
Тепло вивітрення мароганцю за реакцією Mnтв=Mnг
Q12=0,92*20,02*5175=95315 кДж.
Тепло вивітрення кремнію за реакцією Siтв=Siг
Q13=1,01*20,02*12650=255785 кДж.
Тепло вивітрення фосфору за реакцією Pтв=Pг
Q14=0,01*20,02*17860=3575 кДж.
Всього теряється тепла від вивітрення елементів
Qу= Q12+ Q13+ Q14=124675 кДж.
Тепло, яке забирається шлаком при 1600 Сº
Q15=846,34*2470=2090459 кДж.
Тепло, яке забирається металом при 1600 Сº
Q16=734,9*1595+195,9*2910+52,6*1630=1827972 кДж.
де 734,9; 195,9; 52,6 – кількість марганцю, кремнію і заліза у силікомарганці відносно.
Для спрощення розрахунку приймаємо, що газова фаза складається на 100% з окису вуглецю, а середня температура від ходячих газів складає 425 Сº. Тоді тепло, яке забирається колошниковими газами, складає
Q17=48,0*20,02*(566-32,6)=512576 кДж.
де 566 кДж/м3 і 32,6 кДж/м3 – тепло складність одного нормального м3 газу при 425 і 25 Сº відносно.
Тепло на розкладення води за реакцією H2Oг=H2г+1/2О2г
Q19=0,68*20,02*13400=182422 кДж.
Всього Втрачається фізичного тепла з продуктами плавки
ΣQф= Q15+ Q16+ Q17+ Q18+ Q19=4613429 кДж.
Теплові втрати кладкою печі
Теплові втрати кладкою печі РПЗ-48, яка виробляє 309 т/доб.
За даними НЗФ прведені в таблиці 2.14.
Питомі теплові втрати
Q20=2765000/12,9=214341 кДж
де 12,9 – продуктивність печі, т/год.
Таблиця 2.14 - Теплові втрати кладкою печі РПЗ-48
Джерело втрат
| Зовнішня температура кладки печі, С
| кДж, т/год
| Верхня частина стін
|
|
| Нижня частина стін
|
|
| Подина
|
|
| Склепіння
|
|
| Загальні втрати
|
|
|
Загальні теплові втрати
ΣQр=Qв+Qу+Qф+Q20=18272327 кДж.
Різниця між статтями прибутку і витрат
ΣQпр- ΣQв=5779,188-18272,328=-12493,139 МДж.
Витрати електроенергії на 1 т силикомарганцю
12492,139/3,9=3470 кВт*ч/т.
Зведений тепловий баланс приведено в таблиці 2.15
Таблиця 2.15 - Зведений тепловий баланс
|