Конвертирование медного штейна. Расчет материального и теплового балансов, воздухоподводящей системы горизонтального конвертера, страница 14

3.  Тепловой  баланс печи

Базой для расчета теплового баланса является закон сохранения энергии, термохимические и теплофизические константы индивидуальных веществ, ионов и химических реакций.

Тепловой баланс составляют для анализа и определения структуры поступления и расхода тепла; расхода энергоносителя (топливо, пар, электроэнергия) при дефиците тепла или количества хладоагента – при избытке тепла.

Исходными данными для расчета теплового баланса конвертера являются материальный баланс, тепловые эффекты реакций, температуры и теплоемкости  материалов и продуктов.

                                                                                 Таблица 3.1

Тепловые эффекты реакций конвертирования медных штейнов

Балансовое время, т.е. время переработки 100 кг штейна, находим из суточной производительности, A = 400 т/сутки:

, где 24 – количество часов в сутки, А – суточная производительность, m_шт – масса штейна, т.

Время первого периода (t₁) и  второго периода (t₂) конвертирования меди находим из соотношения количеств воздуха, подаваемого в соответствующий период:

в первый период воздуха израсходовано …………….130,56 кг ….81 %

во второй период воздуха израсходовано..…………....31,16 кг…...19 %

итого ……………………………………………………161,72 кг…..100%

Отсюда     , .

Таблица 3.2

Температура и теплоемкость материалов и продуктов процесса конвертирования медных штейнов

Материалы	Температурапервого периода,°С	Температура второго периода,°С	Теплоемкость,ккал/кг×°С
Горячий штейн Воздух Кварцевый флюс Белый матт Черновая медь Шлак Газы        SO2         O2         N2        H2O Внутренняя полость конвертера Наружная поверхность кожуха конвертера	1100 70 40 1250 - 1200 1000 1300 200	- 70 40 1250 1200 - 1200 1350 300	0,2 0,31 0,31 0,18 0,108 0,295 0,536 0,353 0,334 0,442 - -

1. Тепловой баланс первого периода конвертирования.

Приход тепла:

1). Тепло горячего штейна:

, где c_шт и t_шт – теплоемкость и температура штейна

соответственно.

.

2). Тепло воздуха:

, где с_В и t_В – теплоемкость и температура воздуха

соответственно.

.

3). Тепло кварцевого флюса:

 .

4). Тепло реакций окисления железа:

По реакции 1 (табл.3.1) образуется 0,012 кмоль . Тогда тепловой эффект реакции будет равен:.

По реакции 2 (табл.3.1) образуется 0,534 кмоль . Тогда тепловой эффект реакции будет равен:.

Всего:

5). Тепло реакций окисления серы:

По реакции 3 (табл.3.1) образуется 0,49 кмоль . Тогда тепловой эффект реакции будет равен:.

По реакции 4 (табл.3.1) образуется 0,082 кмоль . Тогда тепловой эффект реакции будет равен:.

Всего: .

6).  Тепло реакций шлакообразования:

По реакции 5 (табл.3.1) образуется 0,444 кмоль . Тогда тепловой эффект реакции будет равен:.

Всего приход тепла: .

Расход тепла:

1).  Тепло белого матта:

.

2).  Тепло шлака:

.

3).  Тепло газов:

4).  Тепло эндотермических реакций:

По реакции 6 (табл.3.1) образуется 0,066 кмоль . Тогда тепловой эффект реакции будет равен:.

5).  Потери во внешнюю среду:

а) потеря тепла поверхностью кожуха конвертера

_,

где q – удельный тепловой поток, q = 3500 ккал/м²×час;

F_кож – общая теплоотдающая поверхность кожуха конвертера с учетом ребристости, м².

Геометрический размер поверхности цилиндра размером 3,9x10  за вычетом поверхности горловины составляет F @140 м². Приняв коэффициент ребристости К = 1,3, получим F_кож = 140×1,3 = 182 м².

.

б) потеря тепла излучением через горловину размером 6 м² 

_,

где q – удельный тепловой поток, излучаемый открытым отверстием q = 170000 ккал/м²×час.