Материальный и тепловой баланс ваграночной плавки. Расчет количества и состава шлака, образующегося в процессе плавки, страница 7

6.1.4 Выделяется кислорода из золы кокса

При разложении Fe₂O₃ золы кокса образуется 0,017 кг кислорода (раздел 5.2.). Таким образом, на окисление марганца, железа и серы надо израсходовать из подаваемого  в вагранку воздуха

0,055 + 0,85 + 0,027 – 0,017 = 0,915 кг кислорода, или

0,915 / 32 = 0,028 моль (в расчете на 100 кг шихты), или в пересчете на 100 кг кокса

0,028 * 100 / 11 = 0,254 моль О₂

6.2 Расчет количества кислорода, необходимого для окисления 100 кг кокса

Определим, сколько свободного углерода остается в 100 кг кокса.

6.2.1 Определение количества углерода кокса, расходуемого на восстановление кремния

Определим количество углерода кокса, расходуемого  на восстановление 0.139 кг кремния из 0.297 кг кремнезема по реакции

(SiO₂) + 2C_к  = [Si] + 2CO

и количество образующего при этом CO.

Расходуется углерода кокса:

0,297 * 24 / 60 = 0,118 кг на 100 кг шихты, где           С – 12; SiO₂ - 60, что в пересчете на 100 кг кокса даст

0,118 * 100 / 11 = 1,073 кг углерода

При этом образуется

0,139 * 56 / 28 = 0,278 кг СО, где           Si - 28; CO - 28

или 0,278 / 28 = 0,01 моль СО на 100 кг  шихты.

6.2.2 Определение расхода углерода кокса  на науглероживание металла

Из расчета шихты  знаем, что пригар углерода составляет 6%.

Значит, в расчете на 100 кг шихты углерода надо затратить  = 0,190 кг

* Содержание углерода в шихте.

В пересчете на 100 кг кокса имеем  = 1,727 кг углерода

6.2.3. Определение полноты сгорания углерода кокса.

Чем выше температура ваграночного процесса, тем полнее протекает реакция восстановления CO₂ до CO:

СО₂ + С ® 2 СО  (8)

и тем больше содержание СО в отходящих газах, и значит, тем меньше полнота сгорания. Все факторы, приводящие к увеличению температуры чугуна, способствуют уменьшению полноты сгорания топлива. По данным [3] о зависимости полноты сгорания от расхода кокса ориентировочно можно считать, что коэффициент сгорания (h_n) связан с температурой чугуна на желобе вагранки следующим образом:

tчуг.,оС	1300	20	40	60	80	1400	20	40	60	80	1500	20	40	60
	78	74	68	64	60	56	52	48	44	40	36	32	28	24

В нашем случае при температуре чугуна на выпуске 1390 ^оС полнота горения топлива составит 58%. Это означает, что 58% углерода кокса сгорает до СО₂ и 42% до СО.

6.2.4 Определение содержания свободного углерода кокса

Определим содержание свободного углерода в 100 кг кокса и его распределение на реакции горения с учетом полноты сгорания. Свободного углерода (который может вступать в реакции окисления со свободным кислородом в зоне горения) в 100 кг кокса будет

83,6 - 1,073 - 1,727 = 80,8 кг или 80,8 / 12 = 6, 733 моль. Он расходуется следующим образом.

1  Горит до СО₂ (58%)

6,733 * 0,58 = 3,905 моль

2  Горит до СО (42%)

6,733 - 3,905 = 2,828 моль

6.2.5 Определение общей потребности кислорода (в расчете на 100 кг кокса)

Кислорода требуется:

1  На реакцию С + О₂ =  СО₂                     3,905 моль

2  На реакцию С+ 0,5 О₂ = СО                   2,828 / 2= = 1,414 моль

3  На окисление примесей                          0,254 моль (6.1)

И т о г о                                                       5,573 моль

6.3 Определение общей потребности воздуха, подаваемого в вагранку

Подаваемый в вагранку воздух содержит при нормальных условиях 21% О₂ и 79% N₂. Таким образом, вместе с кислородом для сжигания 100 кг кокса вносится

5,573 * (79/21) = 20,965 моль азота, следовательно, общая потребность воздуха составляет

5,573 + 20,965 = 26,538 моль на 100 кг кокса

Тогда для плавления 100 кг шихты при расходе кокса 11% потребуется  = 2,919 моль воздуха или     2,919 * 22,4 = 65,385 нм³,  или

65,385 * 1,293 = 84,542 кг воздуха на 100 кг шихты.

6.4 Определение удельного расхода воздуха