Статьи | Металлолом — Part 73

Восстановимость металлизованных окатышей-спеков полу­чилась промежуточной между ее значением для агломерата, в образовании которого значительная роль принадлежит жидкой фазе, и для окатышей ССГОК, полученных без заметного участия жидкой фазы. Разрушаемость спеков в процессе вос – 252 становления значительно меньше, чем у агломерата и обыч­ных окатышей. Характер разрушения также различен. Окатыши разрушаются с образованием больших количеств тонкой пыли (б м (производительностью от 80 до 350 т кричного железа 8 сутки) по технологии, близкой к технологии получения губчатого железа во вращающихся печах. В отличие от про­цессов получения губчатого железа кричный процесс закан-

Поступило: Получено:

Уголь 1,0 кг, CO2 1,964 • 1,187 = 2,331 кг

Воздух 1,293 • 7,460 = SO2 2,857 * 0,006 = 0,017 кг

= 9,645 кг H2O 0,864 • 0,514 = 0,413 кг

FiCero 10,645 кг O2 1,428 • 0,26 = 0,371 кг

N2 1,25 – 5,898 = 7,372 кг

Всего 10,504 кг

Золы 0,0941 кг

Итого, , 10,598 кг

243

Невязка составляет: 10,645 —10,598 = 0,043 кг, Чхо приемлемо для подобных расчетов.

Плотность каждого компонента продуктов сгорания опре­делили, разделив молекулярную массу на объем, который за – нимает 1 моль компонента (22,4 м3). Плотность продуктов сгорания р можно найти, разделив их массу на объем, т. е. р = 10,504/7,865 = 1,335 кг/м3.

Низшая теплота сгорания угля определяется по формуле Д. И.Менделеева:

QK = 339,1СР + 1256НР – 108,9(0″ – S«) – 25(J/ +

+ н») = 339,1 • 63,62 + 1256 • 4,48 – 108,9(19,8 –

0,79) – 25(1 + 4,48) = 21573,5 + 5626,8 – 2070,1 –

– 137 = 24993,2 кДж/кг или 5969,2 ккал/кг.

Теплосодержание продуктов сгорания при 950 0C соста­вит:

CO2 – 1,187 • 0,522 ¦ 950 = 588,6 ккал3;

SO2 – 0,006 • 0,531 • 950 = 3,0 ккал3;

H2O – 0,514 • 0,408 • 950 = 192,2 ккал/м3;

O2 – 0,216 • 0,351 • 950 = 72,0 ккал/м3;

N2 – 5,898 • 0,331 • 950 = 1854,6 ккал/м3

Итого: 2710,4 ккал/м3.

Количество дымовых газов, образующихся при сгорании избытка восстановителя и топлива, подаваемого на фурмы, и количество воздуха, требуемого для его горения

CO2 = 1,187(10,45 + 0,5) = 12,977 м3; (25,531 кг); H2O = 0,514(10,45 + 0,5) = 5,628 м3; (4,522’кг); SO2 = 0,006(10,45 + 0,5) = 0,065 м3; (0,187 кг); 244

O2 ~ 0,261(10,45 + 0,5) = 2,857 м3; N2 = 5,898(10,45 + 0,5) = 64,583 м3; Итого:

Количество воздуха для сжигания избытка восстановителя и топлива, подаваемого на фурмы:

7,46(10,45 + 0,5) = 81,687 M3 или 105,621 кг. *

Состав газообразных продуктов, отходящих из вращающейся печи

CO2 = 76,51 + 15,737 + 0,405 + 1,2 + 25,531 =

= 119,383 кг (31,05 %); H2O = 5,302 + 0,303 + 5,7 + 4,522 =

= 15,827 кг (4,11 %); SO2 = 0,668 + 0,187 = 0,855 кг (0,22 %);

12 3 4

(4,082 кг); (80,728 кг). 115,050 кг.

49. Схема процесса СЛ-РН: * – оборотный уголь; 2 — руда; 3 — известим; 4 — уголь; 5 — дымовые газы; 6 — газоочистка; 7 — воздух; 8 — пыль; 9 — вращающаяся печь; 10 — природный rW или мазут; 11 — воздух; 12 — вода; 13 — холодильник; 14 — грохот; 15 — ^гаитный сепаратор; 16 — грохот и воздушный сепаратор; 17 — металлизован- Hoe сырье; 18 — хвосты в отвал

4.Тепло, вносимое шихтой (окатыши, известняк, уголь): Gj = 100 • 0,25 • 500 + 4 • 0,25 • 20 + (47,48 + В)х

Х0,36 • 20 = 12500 + 20 + 341 + 7,2В = 12861 + 1,2В ккал; Q\ = 12861 + 7,2 ¦ 10,45 = 12939 ккал (54175 кДж).

5. Тепло, вносимое дутьем воздуха:

= 143,184 + 56,382 + 1,433 ( > х

^s 1,293

X 20 • 0,31 = 986 + 46,25В ккал;

Q’s = 986 + 46,25 • 10,45 = 1469 ккал (6150 кДж).

6.Тепло от сжигания избытка восстановителя, подаваемого в шихту:

Q’6 = 0,5 • 5969 = 2984,5 ккал (12496 кДж).

7.Тепло от сжигания топлива на фурмах: Qy = В • 5669 = 5969J3 ккал;

% = 10,45 • 5969 = 62376 ккал (261168 кДж).

Итого приход тепла во вращающуюся печь составит:

ЕпРих = Qi + Q12 + Q‘3 + Q‘< + Qs + Ql + Qy =

= 117737 + 42996 + 728 + 12861 + 7,2В + 986 + + 42,25В + 2984 + 5969J3 = 178274 + 6022,55.

Определение расхода топлива на фурмах

Количество топлива В, сжигаемого на фурмах, определяется из уравнения теплового баланса Qnpnx= Qpacx

178274 + 6022,5 = 212871 + 2710J3;

В = 34597/3312,5 = 10,45 кг.

Расчет горения топлива

В качестве топлива в трубчатой печи используется сухой Иршабородинский бурый уголь с влажностью 1%. На рабочую массу Wp = 1,0%;

ЛР = 9’5 ‘»Loo 1 = 9,41 %;

CP и 71>0 «0 – »¦« – 1.0 = 63)62 100

Hp = 5,0 • 0,8959 = 4,48 %;

Op = 22,1 • 0,8959 = 19,80 %;

Np = 1,0 • 0,8959 = 0,9 %; Sp = 0,79 %.

Количество кислорода на горение топлива

V = 0,01[1,867 • Cp + 5,6НР + 0,7(SP – Op)] = ‘ °2

= 0,01[1,867 • 63,62 + 5,6 • 4,48 + 0,7(0,79 –

– 19,80)] = 0,01(118,77 + 25,09 – 13,31) = = 1,305 м3/кг.

При сжигании угля в обычном воздухе при а = 1,2 расход

Сухого воздуха Vb = а(1 + 3,762)К = 1,2 • 4,762х

2

XI,305= 7,46 М3.

Объемы компонентов продуктов сгорания

V = 0,01 • 1,867СР = 0,01 • 1,867 • 63,62 = COj

» 1,187 м3/кг; И2

V » 0,01 • 0,7SP = 0,01 • 0,7 • 0,79 = SO2

= 0,006 M3/кг;

У = 0,01(11,2H + 1,24W ) = 0,01(11,2 • 4,4* * H2O

+ 1,24- 1,0) = 0,514 м3/кг; • .

Т.

V’ = (1 – A)K = (1,2 – 1) 1,305 = 0,261 м3/кг; O2 O2

KN = 0,008NP + A 3,762KQ = 0,008 • 0,9 + L,2x

X3,762 • 1,305 = 5,898 м3/кг;

= V + ^H2O + K02 + KN2 = 2’187 + 0^ + + 0,514 + 0,26 + 5,898 = 7,865 м3/кг. Состав продуктов сгорания, %:

CO2

– ^со/Кп С)’ 100

= 1,187 : 7,865 • 100 = 15,09;

H2O

– (КН20/К-) • 100

= 0,514 : 7,865 • 100 = 6,53;

SO2

(kSO2AVc) • 100

= 0,006 : 7,865 • 100 = 0,07;

O2-

¦ (^O2AVc) • юо =

0,26 : 7,865 • 100 = 3,30;

N2-

O^N AVc) • юо =

5,898 : 7,865 • 100 = 74,99.

Материальный баланс

При этом выделяется углекислого газа: 4 • 0,6783 • 44: : 100 = 1,2 кг или 1,2 ¦ 22,4/44 = 0,6 м3.

Итого на нагрев шихтовых материалов потребуется:

Qrn = Gi + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = Ш44 + 7857 + 4288 + + 768,8 + 1401 = 25507 ккал (105797 кДж).

6. Восстановление оксидов железа:

По реакции Fe2O3 + C = 2FeO + СО – 356 ккал/кг Fe; 67,83 • 356 = 24147 ккал (101015 кДж);

По реакции FeO + С = Fe + СО – 649 ккал/кг; 0,95* х67,82 • 649 = 41820 ккал (175100 кДж). Итого на восстановление оксидов железа:

Q6 = 24147 + 41820 = 65967 ккал (276203 кДж).

7. Механический недожог.

За счет науглероживания металлизованных окатышей угле­родом топлива Q7 = 1,36 • 8000 = 10880 ккал (45554 кДж). где 8000 ккал/кг – теплотворная способность углерода, Равная теплотворной способности кокса. При этом израсхо­Дуется углерода топлива 1,36 кг.

8. Механический недожог. За счет выноса углерода Топлива с пылью:

Q8 = 0,4 • 8000 = 3200 ккал (13398 КДж) 238

9. Потери тепла с охлаждаемой водой принимаются, исходя из практических данных, равными 400000 ккал/т Fe, Тогда на 100 кг окисленных окатышей потери с охлаждающей Водой составят:

Q9 = 0,6783 • 40000 = 27132 ккал (113602 кДж).

10. Потери тепла корпусом печи:

/(3,5 + 0,00 6 2rn)(fn – tB) Qw = 1,25 • 100 — =

– 1 25 ‘ 100 2198(3,5 + 0.0062 • 100)(100—20) ‘ 75000

= 1207 ккал (5556 кДж),

Где / — площадь поверхности печи, если ее длина 100 м, днаметр 3,5 м; t – температура поверхности печи, 100 0C; (в – температура окружающего воздуха, 20 0C; G – Производительность печи 75 т/ч.

И. Потери тепла с отходящими газами при 950 0C (влаги топлива, догорание летучих, догорание оксида углерода после восстановления, серы топлива): диоксид углерода:

Qco = (76,51 + 15,737 + 0,405 + 1,2) • 0,305 • 950 =

= 27193 ккал (112403 кДж);

Паров воды: Su ^ = (5,302 + 0,303 + 5,7) • 0,585 • 950 –

H2o

= 6282 ккал (26305 кДж);

Диоксида серы: Qso = 0,668 • 0,206 • 950 = 130 ккал (544 кДж);

Азота воздуха: QNj = (109,8 + 44,244 + 1,318 + 0,441) • 0,284 • 950

В 42035 ккал (176003 кДж);

Кислорода воздуха:

Q = (5,564 + 2,189 + 0,064) • 0,266 • 950 = °2

= 1975 ккал (8270 кДж);

Итого с уходящими газами: Q11 = 77615 ккал (323516 кДж).

12. Потери тепла с уходящими газами при сгорании топлива на фурмах и избытка восстановителя, подаваемого в шихту:

Qi2 = 2710,4(0,5 + В) = 2710,4В + 1355 ккал;

Q12 = 2710,4 • 10,45 + 1355 = 31033 ккал (129938 кДж).

Итого расход тепла во вращающейся печи:

Qpacx = Qi + Qi + Qs + Qa + Q5 + Q6 + Qi + Qi + Q9 + + QiO + Qn + Qi2 = 11144 + 7857 + 4288 + 766,8 + + 1401 + 65967 + 10880 + 3200 + 27132 + 1207 + 77615 + 2710,4В + 1355 = 212871 + 2710,4В.

Приход тепла на 100 кг окисленных окатышей

1. От догорания СО, выделившегося при восстановлении

Оксидов железа C0 + L/202 = CO2+ 3022 ккал/м3; Q1 = 38,96 • 3022 = 117737 ккал (492965 кДж).

2. Тепло от дожигания летучего топлива, подаваемого в шихту, за вычетом избытка топлива, сгораемого на фурмах:

Q‘ = 10,015 • 2417 = 2406 ккал (101135 кДж); со

Q’ = 0,589 • 28905 = 17025 ккал (72283 кДж); Н2

Q’ = 0,147 • 12011 = 1765 ккал (7392 кДж);

CH^ 240

Итого Q’i = 42996 ккал (180036 кДж).

3. Тепло от сжигания серы топлива, подаваемого в шихту:

Qj » (0,334 – 0,5 • 0,007) • 2181 = 728 ккал (3050 кДж).

Итого 10,94 кг или 7,663 м3.

При а = 1,2 соответственно потребуется кислорода 13,137 кг или 9,195 м3. Перейдет кислорода в дымовые газы 2,189 кг или 1,532 м3.

Азота в дымовые газы при а = 1,0 перейдет: 7,6бЗх *79: 21 = 28,829 M3 или 36,037 кг; при а = 1,2 соответ­ственно 43,244 кг или 33,445 м3.

Количество воздуха при а = 1,0, необходимое для сгора­ния летучих, составит 46,985 кг; при а = 1,2 соответст­венно 56,382 кг или 43,605 м3.

Состав и выход продуктов сгорания серы угля, Подаваемого в шихту

1. Содержание серы угля, подаваемого в шихту, состав­ляет 0,8%, что в пересчете на 100 кг окисленных окатышей составит: 41,28 • 0,008 = 0,33 кг.

2. Сера выгорает по реакции S + O2 = SO2 + 2181 ккал/ /кг. При этом образуется сернистого газа: 0,334(64/32) = = 0,668 кг или 0,233 м3.

3. Для сжигания серы при а = 1,0 потребуется кислоро­да: 0,334 • 32 : 32 = 0,334 кг или 0,233 м3. При а = 1,2 соответственно 0,400 кг или 0,279 м3.

Перейдет кислорода в дымовые газы 0,066 кг или 0,046 м3.

Количество азота, перешедшего в дымовые газы при А = 1,0, составит: 0,233 • 79 : 21 = 0,879 M3 или

1,099 кг; при а = 1,2 соответственно 1,054 м3 или 1,318 кг.

Для сжигания серы угля, подаваемого в шихту, потре­буется воздуха при а = 1,0 • 1,433 кг; при а = 1,2 соот­ветственно 1,719 кг или 1,329 м3.

Расход тепла на 100 кг окисленных окатышей

1. Нагрев окатышей до температуры ИЗО 0C:

Q1 = 73,54^(1130 – 500) = 73,54 • 0,24 • 630 = . = 11144 ккал (46752 кДж),

Где C1 — средняя теплоемкость окатышей в интервале 500- 1130 °С; C1 = 0,240 ккал/кг • 0C.

2. Нагрев угля от 20 до 300 0C и испарение влаги угля:

236

Qi = 47,48Cj(300—20) + 47,48 (И^р/Ю0)9исп = ‘ T» ..v 3 S 47,48 • 0,36 • 220 + 47,48 • 0,12 • 539 =

* 7857 ккал (32897 кДж),

Где C1- средняя теплоемкость бурого угля В, интервале 20-300 °С, которую находим по формуле:

\ l 1

C2 = 0,OlWp + 0,016^(100 – Wf) =

* 0,01 • 12 + 0,01 • 0,27 (100 – 12) = ‘*, ‘ = 0,36 ккал/кг • °С;

?исп ~ количество тепла, затраченное на испарение 1 кг влаги, 539 ккал/кг.

При испарении влаги угля в отходящие газы уходит влаги: 47,48(12/100) = 5,7 кг H2O или 5,7 (22,4/18) = = 7,1 м3.

3. Нагрев угля от 300 до ИЗО 0C.

Поскольку к разгрузочному концу печи доходит незначи­тельное количество несгоревшего и непрореагировавшего угля, то долю угля принимаем 50%, тогда

Q3 – 0,5 • 47,48 – (1130-300) =

= 0,5 • 47,48 • 0,88 • 0,906 • 0,27 • 830 = = 4288 ккал (17953 кДж),

Где Cc– теплоемкость угля в интервале ИЗО—300 °С — -0,27 ккал/(кг • °С).

4. Нагрев золы угля от 300 0C до ИЗО 0C:

Q* = 47’48Т^о»Сзолы (ИЗО-ЗОО) =

= 70 • 0,6783 • 0,0905 • 0,215 • 830 – г = 766,8 ккал (3210,6 кДж),

Где Caojlbl– теплоемкость золы в интертале 300—ИЗО °С, сэолы = 0,215 ккал/кг • °С.

5. Нагрев известняка от 20 до ИЗО 0C и его разло­жение:

Q5 = 2,71С4(900—20) + 9дис + 100 ~ C5X

5,4 100 дис 100 3

Х(1130 – 900) = 2,71 • 0,25 • 880 + 0,4321 • 622 +

+ 0,5679 • 0,214 • 230 = 1401 ккал (5865 кДж),

Где C4 теплоемкость известняка в интервале 20—900 0C; C4 = 0,25 ккал/кг • 0C; C5 теплоемкость извести в ин­тервале 900-1130 0C; C5 = 0,27 ккал/кг • 0C; QMC – необ­ходимое тепло для разложения известняка по реакции CaCO3 —*¦ CaO + CO2; qanc = 622 ккал/кг.

= 0,15%;

0,01 • 62

0,7218 • 142

С учетом содержания углерода в металлизованном продук­те, равном 1,85 %, окончательный состав металлизованных Окатышей:

Feo6ut – 93,97 • 0,9815 = 92,23;

FeO = 6,04 • 0,9815 = 5,93; Fehier = 89,28 • 0,9815 = 87,63; SiO2 = 2,48 ¦ 0,9815 = 2,43; Al2O3 = 1,00 • 0,9815 = 0,98; CaO = 0,43 ¦ 0,9815 = 0,42; MgO = 0,17 • 0,9815 = 0,17; TiO2 = 0,43 • 0,9815 = 0,42; MnO = 0,15 • 0,9815 = 0,15; P = 0,006 • 0,9815 = 0,006; S = 0,004 • 0,9815 = 0,004; С = 1,85.

Состав и выход газов, образовавшихся при восстановлении и При Их дожигании

5. Всего потребуется на дожигание воздуха: при A = J 27,82 + 91,60 = 119,42 кг или 92,75 м3; при а = 1>2 33,38 + 109,92 = 143,30 кг или 111,31 м3.

Расход углерода на восстановление и науглероживание железа

1. Ha восстановление оксидов железа расходуется – 7,06 + 13,81 = 20,87 кг.

2. Расход окисленных окатышей на 1 кг металлизованного продукта: (92,09/67,83) • 100 = 1,3577 кг.

3. Расход углерода на науглероживание: 1,85/1,3577 = = 1,36/100 кг окисленных окатышей.

4. С дымовыми газами выносится от 1 до 2% сухого угля, принимаем вынос углерода 0,4 кг/100 кг окатышей.

5. Израсходовано всего углерода: 20,87 + 1,36 + 0,4 = = 22,63 кг.

6. Израсходовано сухого угля:

22,63 _ 2 7, 63 = _____ 22,63_______

Снел 100 – – ~ 100 – 35,68 – 9’5

« T^ – .

С целью обеспечения полного протекания процессов вос­становления необходим избыток топлива в шихте от 1 до 2 %, принимаем избыток топлива 0,5 кг. Этот избыток топ­лива дожигается вместе с топливом, подаваемым на фурмы, расчет его горения будет проведен совместно, тогда расход сухого угля, подаваемого в шихту, составит: 41,28 + 0,5 = 41,78 кг.

Состав и выход продуктов сгорания летучих, содержащихся в угле шихты

Принят следующий состав летучих: 24 % CO2; 68 % СО; 1 % CH,; 4% H2; 3%N2.

Тогда выход отдельных компонентов составит:

CO2 – 14,73 • 0,24 = 3,53 кг; СО – 14,73 • 0,68 = 10,02 кг; CH4 – 14,73 • 0,01 = 0,15 кг; H2 – 14,73 • 0,04 = 0,59 кг; N2 – 14,73 • 0,03 = 0,44 кг.

3. Выход продуктов сгорания летучих веществ. Реакции Сгорания летучих:

СО + 1/202 = CO2 + 2417 ккал/кг;

H2 + 1/202 = H2O + 28905 ккал/кг;

CH4 + 202 = CO2 + 2Н20 + 12011 ккал/кг; –

CO2(C0) = Ю,02 (44/28) = 15,75 кг или 8,02 Ms;

Н20.„, = 0,59 (18/2) = 5,31 или 6,60 м3;

H2O. „, = 0,15 (36/16) = 0,34 или 0,42 м3; (CH4J

CoJfcllJ = 0,15 (44/16) = 0,41 кг или 0,21 м3.

4. При этом потребуется кислорода при а* 1,0 Ma дожи­гание летучих угля:

При горении

СО – 10,02 (16/28) = 5,72 кг; CH4 – 0,15 (56/16) = 0,51 кг; H2 – 0,59 (16/2) = 4,71 кг.

1 ….

15

11

3-1 …………………………………

1 ,

22

Scroll to Top