Расчёт агломерационной шихты

Продукты горения газовой  смеси в горнах.

Смесь коксового и доменного  газов			Воздух			Продукты горения, м.куб
Компонент	%(объем)	Кол-во (м.куб)	O2, м.куб	N2,м.куб	Всего	СO2	H2O	N2
CO2	9,7	0,431	0,000			0,431	0,000	0,000
CO	20,4	0,906	0,453			0,906	0,000	0,000
CH4	8	0,355	0,710			0,355	0,710	5,721
H2	16,1	0,715	0,357			0,000	0,715	0,000
N2	42	1,865	0,000			0,000	0,000	1,865
H2O	3,8	0,169	0,000			0,000	0,169	0,000
Итого	100	4,44	1,521	5,721	7,242	1,692	1,594	7,586
		Всего образуется продуктов  горения:				10,871	м.куб

 

Всего образуется продуктов горения: 10,871 куб. м.

• В ходе агломерации из коксовой мелочи выделяются летучие вещества (м.куб/100кг агломерата)

Vлет = 0,3525*Z куб.м/100 кг агл.

• Рассчитаем объем продуктов горения твердого топлива и серы:

9,48 С_ш – 5,53 + 0,1101*Х + 0,1065*Z = 0,1101*X + 7,549131*Z – 5,23

• Количество водяных паров воздуха с учетом гигроскопической влаги (15кг) и гидратной воды шихты:

0,12 С_ш – 0,07 + 0,0014*Х + 0,0013 Z = 0,0014*X + 0,0956*Z + 18,597

Количество избыточного  кислорода, м³/100 кг агломерата, в отходящих газах составляет 0,3333 часть от общего объема кислорода воздуха при a=1,2

0,0011 X + 0,6954 Z - 0,1923

• Количество SO₂ и SO₃, образующееся по реакциям:

20 S_орг. + 23 О₂ = 14 SО₂ + 6 SО₃;

10 FeS + 19 О₂ = 5 Fe₂О₃ + 7 SО₂ + 3 SО₃;

20 FeS₂ + 61 О₂ = 10 Fe₂О₃ + 28 SО₂ + 12 SО₃,

а также SО₃ сульфатов, м³/100 кг агломерата:

0,00104*Х + 0,000195*Y + 0,0109*Z + 0

• По реакции 0,8 С_ш + 0,8 О₂ = 0,8 СО₂ при горении 0,8 С_ш кг углерода образуется (1,493·С_ш) м³ СО₂ . Следовательно, количество углекислого газа, образующегося при горении твердого топлива и при разложении карбонатов равно:

1,493Сш + 0,0105*X + 0,2097*Y = 0,01*X + 0,209745*Y + 1,17214*Z

• Учтем объем оксида углерода. Образующегося при горении углерода шихты. По реакции 0,2Сш+0,2О2=0,2СО при горении 0,2Сш образуется 0,373Сш м .куб СО. Количество образовавшегося СО равно:

0,292839*Z м.куб/100 кг агл

 

Общий объем отходящих  газов, отсасываемых из спекаемого слоя

СО	0,29284*Z
СО2	0,01005*X + 0,20975*Y + 1,17214*Z
О2	0,0011*X + 0,6954*Z - 0,1923
N2	0,11013*X + 7,54913*Z  - 5,29999
SO2+SO3	0,00104*X + 0,00019*Y + 0,01092*Z + 0
Водяной пар	0,00139*X + 0,09556*Z + 18,6
Отходящие газы зажигательного горна	10,87127
Летучие коксовой мелочи и  угля	0,35246*Z
Всего:	0,12372*X + 0,20994*Y + 10,16845*Z + 23,74231

• По экспериментальным данным, величина вредных прососов достигает на ленточных агломашинах 40…60 % (отн.). Примем в расчетах эту величину равной 50 % (отн.). Тогда вычисленный объем газов необходимо удвоить:

0,2472*X + 0,41988*Y + 20,33689*Z + 47,49129

• Температура отходящих газов аглоленты перед эксгаустером обычно составляет 90…130 °С.

Примем t_отх.г=130 °С, с_отх.г=1,35 кДж/(м³·К).

Тогда

q_отх.г = 130 * 1,35 * V_отх.г = 43,4296*X + 73,6891*Y + 3569,1248*Z + 8334,322 кДж/100 кг агл

 

 

 

 

1.13. Энтальпия пирога готового агломерата, q_агл

• 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 одной тонны пирога, составляющую при 600 и 700 °С соответственно 540 и 650 МДж/т. Необходимо учесть и массу возврата:

q_агл = 67500 кДж/100 кг годного агл.

 

1.14. Теплота испарения  гигроскопической влаги, q_гигр

При переходе (Н₂О)_ж®(Н₂О)_пар теплота испарения равна 2258,6 кДж/кг Н₂О при 100 °С и 0,1 МПа. Влажность шихты составляет 15 кг/100 кг годного агломерата

q_гигр=33879 кДж/100 кг годного агломерата.

 

1.15. Теплота диссоциации карбонатов, q_карб

q_карб = 40,74 · (СО_{2;X;СаСО3} · X + СО_{2;Y;СаСО3} · Y + СО_{2;м;СаСО3} · М) + 23,06 · (СО_{2;х;МgСО3} · Х + СО_{2;у;МgСО3} · Y + СО_{2;м;МgСО3} · М) +  18,13 · (СО_2;х;FeСО3 · Х + СО_2;у;FeСО3 · Y + СО_2;м;FeСО3 · 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, МgCO₃ и FeСО₃ принимается с учетом минералогического анализа компонентов шихты:

q_карб = 530,1037*Х + 1569,2256*Y  кДж/100 кг годного агл.

 

1.16. Теплота, расходуемая на диссоциацию оксидов, q_дисс

_{Так как процесс  у нас носит  окислительный характер, то теплоту диссоциации  рассчитывать не нужно.}

 

_{1.17. Уравнение теплового баланса агломерации}

1.18. Тепловые потери, q_т.п

Величина тепловых потерь, определенная экспериментально на действующих аглолентах, колеблется от 209200 до 334720 кДж/т годного  агломерата, что составляет 7…11% (отн.) от общего расхода тепла на спекание. Принимаем величину тепловых потерь, кДж/100 кг годного агломерата: 23000 кДж/100 кг агл

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

Проверка количества и  основности агломерата (на 100 кг агломерата)

Fe агл	51,2047
Mn агл	0,3820
(FeS) агл	0,0013
(FeS2) агл	0,0001
(Sорг) агл	0,0026
(SO3) агл	0,1950
P агл	0,0275
Fe(FeO)	12,1368
Fe(FeS)	0,0008
Fe(FeS2)	0,0001
Fe(Fe2O3)	39,0670
Fe2O3 агл	55,8100
P2O5 агл	0,0629
MnO агл	0,4929

 

1.19. Сведение результатов в общую таблицу

 

Количество и состав годного агломерата

	Расход	SiO2		Al2O3		CaO		MgO
		%	кг	%	кг	%	кг	%	кг
Рудная смесь	64,96	10,72	6,9627	2,83	1,8410	3,10	2,0151	2,27	1,4746
Известняк	16,95	1,50	0,2543	0,50	0,0848	52,00	8,8166	3,50	0,5934
Топливная смесь	6,99	5,69	0,3974	2,31	0,1611	0,54	0,0378	0,30	0,0207
Возврат	25	8,00	2,0000	0,16	0,0400	11,15	2,7875	0,44	0,1100
Всего:			9,6144		2,1269		13,6570		2,1988

 

 

Проверка основности агломерата

Полученный результат  совпадает с данным в исходном условии, значит, можно предположить, что расчет произведен верно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          Национальный Исследовательский Технологический Университет «МИСиС»

Кафедра экстракции и рециклинга чёрных металлов

 

 

 

 

 

Домашнее задание №1

«Расчёт агломерационной шихты»

 

 

 

 

Институт: ЭкоТех

Группа: МЧА-09-2

Студент: Князев С.В.

Преподаватель: Тихомиров В. Б.

 

 

 

 

 

Москва 2011

 

Материальный баланс спекания шихты ( на 100 кг агломерата)

Статья расхода	кг	Статья прихода	кг
Рудная смесь	64,9625	Агломерат	100
Известняк	16,9549	Отходящие газы (без учета вредных  подсосов)	107,1333
Топливная смесь	6,9853	Возврат	25
Гигроскопическая влага шихты	15,0000
Газ в горны (плотность 1,074 кг/м3)	4,7686
Влажный воздух в горны и в  спекаемый слой (плотность 1,2928 кг/м3)	99,2046
Возврат	25,0000
Всего:	232,8759	Всего:	232,133

 

 

Невязка: 0,7426 кг или 0,3199%

 

 

Тепловой баланс спекания

Приход тепла	кДж	%	Расход тепла	кДж	%
Теплота горения твердого топлива	159054	71,38	Теплота испарения гигроскопической влаги	33879	15,21
Теплота горения серы и  сульфидов	1200	0,54	Теплота разложения карбонатов	61043	27,40
Теплота зажигания и дополнительного  обогрева спекаемого слоя	33500	15,03	Теплота отходящих газов
Теплота шихты	6834	3,07	Теплота готового пирога агломерата	37336	16,76
Теплота всасываемого в слой воздуха	2252	1,01	Тепловые потери	67500	30,30
Теплота минералообразования	20000	8,98		23000	10,33
Теплота окисления FeO до Fe2O3	1418	0,64
Всего:	222840	100,00		222758	100,00