Расчёт количества израсходованного воздуха и полученного в процессе агломерации газа

2.3 Расчёт количества израсходованного воздуха и полученного в процессе агломерации газа

2.3.1 Определение расхода воздуха

На основании опытных данных в курсовом проекте принято, что углерод топлива горит на 80%  в CO₂ и  20% в СО.

Расходуется кислорода при сгорании 1 кг углерода:

при горении в CO₂ по реакции С+O₂=CO₂

32÷12=2,67 кг;

при горении в СО по реакции С + ½O₂ = CO

16÷12=1,34 кг.

В процессе агломерации в участках слоя шихтовых материалов с плохой газопроницаемостью некоторое количество углерода не сгорает и, следовательно, на него не расходуется кислород воздуха. Величина эта колеблется в небольших пределах (3-7 % от расхода топлива на единицу агломерата). Количество несгоревшего топлива в курсовом проекте принято 7 %.

При сгорании углерода шихты затрачивается кислорода:

при горении в CO₂

(3,8×0,8515+88,51×0,0039)×0,93×0,8×2,67=7,113 кг

или

7,113×22,4÷32=4,979 м³;

при горении в СО

(3,8×0,8515+88,51×0,0039)×0,93×0,2×1,34=0,892 кг

или

0,892×22,4÷32=0,625 м³;

где 3,8 и 88,51 - расход коксовой мелочи и рудной смеси, кг;

0,8515 и 0,0039 - содержание углерода в коксовой мелочи и рудной смеси (85,15 и 0,39% соответственно, таблица 1).

В процессе агломерации кислород воздуха расходуется также на окисление FeO до Fe₂O₃:

 кг      (8)

или

1,535×22,4÷32=1,075 м³.

Кроме того, необходимо учесть кислород воздуха, расходуемый на окисление серы по следующим реакциям:

S+O₂=SO₂

3,534×0,0085×0,95×22,4÷32=0,02 м³;

4×FeS+7×O₂=2×Fe₂O₃+4×SO₂

 

88,51×0,0027×0,95×7×22,4÷4÷32=0,278 м³,

5,5×0,001×0,95×7×22,4÷4÷32=0,006 м³,

где 3,534 - количество сгорающей коксовой мелочи (3,8×0,93=3,534 кг);

88,51 - расход рудной смеси, кг;

5,5 - расход окалины, кг;

0,0085 - содержание серы в коксовой мелочи (0,85 %);

0,0027 - содержание серы в рудной смеси в виде FeS (0,27 %, таблица 1);

0,001 - содержание серы в окалине в виде FeS (0,1 %, таблица 1);

Всего расходуется кислорода

4,979+0,625+1,075+0,02+0,278+0,006=6,983 м³.

С учётом коэффициента избытка воздуха (a=1,2-1,5 %, принимаем a=1,4) необходимо ввести в слой спекаемой шихты кислорода воздуха

6,983·1,4=9,776 м³.

В сухом воздухе содержится 21 % O₂ и 79 % N₂.

Тогда количество азота воздуха будет

9,776×79÷21=36,777 м³.

Расход сухого воздуха составит

9,776+36,777=46,553 м³.

При содержании 2 % влаги в воздухе влажного воздуха расходуется

46,553÷0,98=47,503 м³.

2.3.2 Определение количества газа

При горении углерода шихты в СО₂ образуется газа столько же, сколько израсходовано кислорода, а при горении в СО - в два раза больше, чем израсходовано кислорода.

Следовательно, при горении углерода топлива образуется 4,979 м³ CO₂ и

0,625×2=1,25 м³ СО.

В процессе спекания остаётся свободного кислорода

9,776-6,983=2,793 м³.

Переходит в газ азота 36,777 м³.

Влага, переходящая в газ, вносится влажным воздухом и шихтовыми материалами.

Влаги вносится воздухом

47,503-46,553=0,95 м³

или

0,95×18÷22,4=0,763 кг.

Влаги вносится шихтовыми материалами 9,547 кг или

9,547×22,4÷18 = 11,881 м³.

Всего вносится влаги

0,763+9,547=10,31 кг

или

0,95+11,881=12,831 м³.

Диоксида углерода переходит в газ из шихтовых материалов

88,51×0,0154+10,48×0,4325=5,896 кг

или

5,896×22,4÷44 =3,001 м³.

Всего диоксида углерода будет в газе

4,979+3,001=7,98 м³.

Количество SO₂, образующегося при окислении серы в процессе спекания, определяется следующим образом:

по реакции S+O₂ = SO₂

 

3,534×0,0085×0,95×22,4÷32=0,02 м³;

по реакции 4×FeS+7×0₂=2×Fe₂O₃+4×SO₂

88,51×0,0027×0,95×2×22,4÷64=0,159 м³,

5,5×0,001×0,95×2×22,4÷64=0,004 м³.

Всего в газе будет

0,02+0,159+0,004=0,183 м³ SO₂.

Количество и состав отходящего газа приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Количество и состав продуктов горения

Продукты горения	Влажные		Сухие
	м3	%	м3	%
СО2	7,98	12,91	7,98	16,291
CO	1,25	2,022	1,25	2,552
O2	2,793	4,518	2,793	5,702
SO2	0,183	0,296	0,183	0,374
N2	36,777	59,496	36,777	75,081
H2O	12,831	20,757	-	-
Итого	61,814	100	48,983	100

Количеством продуктов горения, получающихся от горения газа в зажигательном горне, из-за незначительной величины (0,2-0,3 % от массы шихты, идущей на спекание единицы агломерата), пренебрегаем.

В процессе агломерации возможно взаимодействие влаги с углеродом топлива, в результате чего в продуктах горения появляется небольшое количество водорода (до 1,5 %). Ввиду незначительного развития этого процесса количество водорода в газе не рассчитывается.