Шахтная плавка окисленной никелевой руды, страница 15

4. Расчет печи.

На основе заводских таблиц определяем средний размер куска для каждого из шихтовых материалов.

Агломерат

Крупная часть:

50 мм  -  50% (63%)

27 мм  -  30% (37%)

                80% (100%)

lcp=0,9*(b*lmin+(1-b)lmax)

l_min – размер мелких кусков, l_max – размер крупных кусков,

b – объёмное содержание мелких кусков в долях единицы.

 

Мелкая часть:

10 мм  -  15% (75%)

4 мм    -   5% (25%)

                20% (100%)

lcp=0,3*lmax+0,7*lmin

Окончательный средний размер кусков агломерата:

Гипс и известняк

Крупная часть:

50 мм  -  60% (70%)

27 мм  -  25% (30%)

                85% (100%)

lcp=0,9*(b*lmin+(1-b)lmax)

Мелкая часть:

10 мм  -  7% (47%)

4 мм    -   8% (53%)

                15% (100%)

lcp=0,05*lmax+0,95*lmin

Окончательный средний размер кусков гипса и известняка:

Кокс

Крупная часть:

70 мм  -  10% (13%)

50 мм  -  65% (87%)

                75% (100%)

lcp=0,9*(b*lmin+(1-b)lmax)

Мелкая часть:

27 мм  -  15% (60%)

10 мм  -  10% (40%)

                25% (100%)

lcp=0,01*lmax+0,9*lmin

Окончательный средний размер кусков гипса и известняка:

Характеристика шихтовых материалов.

Таблица 17.

	Вес, кг	Кажущийся удельный вес, кГ/м3	Насыпной вес, т/м3	Объём, м3	Содержание в шихте, %	Высота n-го слоя, м3	Средний размер куска, м	Площадь свободных проходов,м2
Кокс	25,758	970	0,45	0,2602	16,5026	0,165	0,0295	0,215
Гипс	10,599	1600	1,35	0,0649	6,7875	0,068	0,0215	0,15
Известняк	19,732	2150	1,60	0,0899	12,6419	0,126	0,0215	0,15
Агломерат	100	1100	0,90	0,8909	64,0679	0,641	0,0216	0,15
Всего	156,084	5820	4,3	1,3059	100	1	0,0942	0,16625

По данным таблицы находим.

1) Удельный объём шихты:

.

Содержание кокса в шихте:

.

Находим среднюю температуру газов, приняв температуру в фокусе печи и поверхности шихты:

Расход топлива от веса шихты:

.

2)Оптимальное количество дутья.

Рассчитываем предельное количество дутья, при котором нарушается стабильное состояние столба шихты.

где  - величины площади свободных проходов между кусками в слоях шихты,

а – безразмерный коэффициент, учитывающий неточности при определении , а также силу трения кусков: а = 0,65,

 - количество газов, образующихся в печи на единицу дутья, нм³/нм³,

- высота слоев шихты, м,

- кажущийся удельный вес шихтовых материалов, кг/м³,

- средний размер кусков шихтовых материалов, м,

- приведенный удельный вес газов в печи, кГ/м³,

- средняя температура газов в словах шихты,

К = 1,2466 нм³/м²*мин.

После нахождения величины К определяют К₀ по формуле:

.

3)Удельная производительность печи.

, где

- число рабочих часов в сутки, ,

К₀ = 0,9973 нм³/м²*мин,

m = 16.5% - удельный расход углеродистого топлива.

.

.

4)Основные размеры шахтной печи.

Площадь сечения печи на уровне фурм:

.

Ширина печи В = 1700 мм.

Длина печи:

.

Рабочая высота печи (высота сыпи над фурмами):

,

- удельный объём шихты в печи,

= 2 часа – минимально необходимое время пребывания шихты в печи, обеспечивающее завершение физико-химических процессов.

Общая высота печи (от лещади до уровня колошника):

5)Давление дутья.

Сопротивление слоя шихты в печи:

, где

d_ср – средний размер кусков, м,

- условная скорость газов в пустой шахте,

К – расчетный коэффициент.

, где

а – безразмерный коэффициент, зависящий от материала шихты и характера движения газов. Значение а выбирают в зависимости от критерия Рейнольдса:

,    - считаем для агломерата(1) и для кокса(2):

,  .

 - а = 15,

 - а = 9,5,

,  .

Для расчета берем К_ср:

мм вод ст.

Давление воздуха на воздуходувке с учетом потерь давления на фурмах и в сети будет:

мм вод ст.

6)Проверка ширины печи по проницаемости шихты.

.

- удельная упругость дутья. Для среднепроницаемой шихты – среднее содержание мелочи, значительное количество кокса . . . . . . 1000 мм вод ст/м.

5. Тепловой баланс.

Балансовое время, соответствующее переработке 100 кг агломерата при суточном производстве по агломерату 600 тонн:

.

5.1. Приход тепла.

1.  Тепло от горения углерода кокса:

а) до СО₂ сгорает 14,076 кг углерода.

Тепловой эффект этой реакции 7838 кКал/кг.

Q₁ = 14.076*7838 = 110327.7 кКал.

б) до СО 7,038 кг углерода.

Тепловой эффект этой реакции 2201 кКал/кг.

Q₂ = 7,038*2201 = 15490,64 кКал.

Всего от горения углерода образуется тепла:

Q₃ = Q₁ + Q₂  = 110327.7 + 15490.64 = 125818.3 кКал.

2.  Тепло от горения водорода кокса:

до H₂O сгорает 0,0783 кг водорода.  Тепловой эффект этой реакции 28900 кКал/кг.