Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Февраля 2014 в 11:51, курсовая работа
Материальный баланс доменной плавки для работающей доменной печи составляется по результатам измерений и анализов, для чего по возможности точно учитывается за определенный отрезок времени (обычно за несколько суток) расход всех материалов, загружаемых в печь, и полученных продуктов плавки, на основе которого определяется расход каждого материала и выход шлака, колошникового газа и пыли на единицу чугуна.
При расчете материального баланса для проектируемых условий оказыва-ется достаточно данных, полученных расчетами шихты, колошникового газа и дутья.
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 4
РАСЧЕТ ДОМЕННОЙ ШИХТЫ
2. Общее содержание компонентов в доменной шихте 5
3. Составление уравнения по выходу чугуна из шихты 5
4. Составление уравнения баланса основности 6
5. Составление уравнения теплового баланса 7
6. Определение состава жидких продуктов плавки (чугун, шлак) 18
7. Составление материального баланса 20
8. Составление теплового баланса (КПИТ) 2
9. ВЫВОД 25
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уральский государственный технический университет - УПИ»
имени первого Президента России Б.Н.Ельцина
Нижнетагильский технологический институт (филиал)
Вечерний технологический факультет
Кафедра металлургических технологий
Расчет доменной шихты
Курсовая работа
Преподаватель Б. С. Тлеугабулов
Студент
55153-МЧМ Е.О.Тимиркаева
2010
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 4
Расчет доменной шихты
2. Общее содержание компонентов в доменной
шихте
3. Составление уравнения по выходу чугуна
из шихты
4. Составление уравнения баланса основности
5. Составление уравнения теплового баланса
6. Определение состава жидких продуктов плавки (чугун, шлак) 18
7. Составление материального баланса
8. Составление теплового баланса (КПИТ)
9. Вывод
библиографический список 26
ВВЕДЕНИЕ
Материальный баланс доменной плавки для работающей доменной печи составляется по результатам измерений и анализов, для чего по возможности точно учитывается за определенный отрезок времени (обычно за несколько суток) расход всех материалов, загружаемых в печь, и полученных продуктов плавки, на основе которого определяется расход каждого материала и выход шлака, колошникового газа и пыли на единицу чугуна.
При расчете материального
баланса для проектируемых
Тепловой баланс характеризует экономичность работы доменной печи и учитывает соотношение количества тепла, образующегося в доменной печи в результате протекания тех или иных процессов, вносимого в доменную печь с шихтовыми материалами и дутьем с количеством тепла, расходуемого на эндотермические процессы, уносимого с продуктами плавки и теряющегося в окружающую среду и с охлаждающей водой. Но данным теплового баланса вычисляется одна из важнейших характеристик работы доменной печи тепловой коэффициент полезного действия, равный отношению используемого тепла к выделившемуся. При этом за неиспользуемое в доменной печи тепло принимают его потери с колошниковым газом, пылью, охлаждающей водой и во внешнее пространство. Обычно значение теплового коэффициента полезного действия при выплавке передельного чугуна составляет 78-87 %.
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1.1. Химический состав агломерата, окатышей и кокса
Таблица 1
Химический состав материалов, используемых в доменной печи в 2007 году, %
Наименование |
FeO |
Fe2O3 |
MnО |
SiO2 |
CaO |
V2О5 |
MgO |
Al2 O3 |
TiO2 |
P2O5 |
S |
С |
Потери при прокаливании |
сумма |
Агломерат КГОК |
9,250 |
67,106 |
0,220 |
4,969 |
10,497 |
0,487 |
2,525 |
2,604 |
2,325 |
0,011 |
0,012 |
– |
– |
100,00 |
Окатыши КГОК |
3,210 |
83,24 |
0,218 |
4,090 |
1,220 |
0,544 |
2,460 |
2,480 |
2,540 |
0,009 |
0,006 |
– |
– |
100,00 |
Кокс |
– |
1,010 |
– |
6,281 |
0,850 |
0,038 |
0,246 |
3,575 |
– |
0,120 |
0,630 |
86,250 |
1,000 |
100,00 |
Таблица 2
1.2. Распределение элементов шихты между продуктами плавки
Элемент |
Чугун, η |
Шлак, μ |
Газ, λ |
Fe |
0,998 |
0,002 |
– |
Mn |
0,65 |
0,35 |
– |
Ti |
0,06 |
0,94 |
– |
V |
0,85 |
0,1 |
0,05 |
S |
0,05 |
0,9 |
0,05 |
Сг |
0,9 |
0,1 |
– |
Р |
0,97 |
0,025 |
0,005 |
1.3.Температура дутья – 12000С
1.4. Основность шлака составляет В – 0,9 ед
1.5. Содержание кислорода в дутье составляет ω = 22 % (0,22)
1.6. Расход природного газа на 1 тонну чугуна составляет V CH4 = 110 м3/т чугуна.
1.7. = 4,75%
1.8. = 0,06%
Зола = 1,01%
Кокс =Зола + С + S + L,
где S – сера, L – летучие
Расчет доменной шихты
Таблица 3
2. Общее содержание компонентов в доменной шихте
Элемент |
e кокс, % |
Переходит в чугун |
e аглом, % |
Переходит в чугун |
e окат, % |
Переходит в чугун |
Fe |
0,707 |
0,706 |
54,169 |
54,06 |
60,747 |
60,626 |
Mn |
– |
– |
0,17 |
0,111 |
0,0169 |
0,011 |
Ti |
– |
– |
1,395 |
0,084 |
1,525 |
0,092 |
V |
0,021 |
0,018 |
0,273 |
0,232 |
0,0305 |
0,2591 |
S |
0,63 |
0,032 |
0,012 |
0,0006 |
0,006 |
0,0003 |
P |
0,052 |
0,05 |
0,005 |
0,005 |
0,004 |
0,004 |
Сумма |
– |
0,806 |
– |
54,493 |
– |
61,091 |
3. Уравнение по выходу чугуна из шихты:
где еA, еO, еK – выход чугуна из компонента шихты;
еА - расход агломерата, кг/т чугуна;
еО - расход окатышей, кг/т чугуна;
еК - расход кокса, кг/т чугуна.
Выход чугуна из компонента шихты определяется по формуле (2.2):
где
Находим выход чугуна из единицы кокса пользуясь формулой:
Находим выход чугуна из единицы агломерата пользуясь формулой (2.2):
Находим выход чугуна из единицы окатышей пользуясь формулой:
Тогда уравнение по выходу чугуна из шихты примет вид:
4. Уравнение баланса основности
Основность- это отношение основных окислов к кислотным окислам
Определение основности агломерата
где – сумма компонентов шихты CaO или SiO2
Если не учитывать MgO и Al2O3, то формула (2.3) примет следующий вид:
или
Если через RO обозначим избыток или недостаток оснований (CaO) в каждом компоненте шихты в сравнении с заданной основностью, то получим вид:
Находим недостаток или избыток CaO в коксе, пользуясь формулой
где b = 1,05.
Отсюда следует :
Находим недостаток или избыток CaO в агломерате, пользуясь формулой (2.4)
Находим недостаток или избыток CaO в окатышах, пользуясь формулой (2.4)
тогда уравнение (2.3) примет вид:
или
5. Уравнение теплового баланса
где q – тепловой эквивалент
ПГ– расход природного газа
Тепловой эквивалент представляет собой количество тепла, которое необходимо затратить в доменной печи для выплавки чугуна при использовании единицы (кг) этого материала.
Расход дутья на 1 кг углерода:
где - доля кислорода в дутье ( =0,22)
- влажность дутья ( =0,01)
тогда расход дутья на 1 кг углерода равен:
(м3/кг).
Расход дутья на 1 м3природного газа составит:
то есть (м3/кг).
Принимаем, что природный газ состоит из 100% CH4 (метан):
V – расход дутья на 1 м3 природного газа
(м3/м3 п.г).
Выход фурменного газа, вдуваемого в фурму природного газа
(м3/м3 п.г).
Определим энтальпию дутья 1 м3 дутья:
где tД = 12000С – температура дутья
СД = 1,432 кДж/м3 0С – теплоемкость дутья при tД = 12000С;
Спар = 1,776 кДж/м3 0С – теплоемкость пара при tД = 12000С;
Тогда энтальпия дутья 1 м3 составит:
(кДж/м3 дутья)
Теплоотдача углерода кокса, сгорающего у фурм определяется по формуле:
где – внешние потери тепла в долях от общего прихода
тепла в область горения;
– теплота горения кокса в СО;
– температура колошникового газа;
– кДж/м3 0С теплоемкость колошникового газа;
тогда теплоотдача составит:
кДж/м3
Фурменный газ состоит из CO,N2,H2 ,он реагирует с оксидами железа:
Расход на прямое восстановление, теплоотдача от углерода
Прямое восстановление – восстановление твердого углерода
,
(кДж/кг).
Теплоотдача монооксида углерода, расходуемого на непрямое восстановление:
где – теплоемкость со2 при t=2000C
(кДж/м3).
Теплоотдача водорода, расходуемого на непрямое восстановление:
где – теплоемкость водорода при t=2000C
(кДж/м3)
Теплоотдача от сгорания вдуваемого природного газа:
где кДж/м3 –теплота сгорания природного газа
– энтальпия природного газа
тогда: кДж/м3 природного газа
Теплоотдача от всего объема вдуваемого природного газа:
кДж
Тепловой эквивалент любого
шихтового материала
где доля углерода, содержащегося в материале, сгорающего у фурм;
– доля углерода содержащегося в материале и идущего на восстановление;
– СО в материале;
– полезный расход тепла;
– энтальпия газов,
Находим :
Для определения удельных расходов углерода, СО,Н2 на прямое и косвенное восстановление и количества углерода, сгорающего у фурм, необходимо рассчитать количество кислорода переходящего в газ из шихты. Результаты расчета заносим в таблицу 4.
Таблица 4
Наименование |
Кокс |
Агломерат |
Окатыши |
1 |
2 |
3 |
4 |
1.О2 легковосстановимых оксидов: 1.1. 1.2. |
0,00101 0,00007 |
0,0671 0,0009 |
0,0832 0,0010 |
å п.1.1-1.2 |
0,0011 |
0,0680 |
0,0842 |
2. Кислород FeO |
0,002 |
0,1545 |
0,1732 |
3. Кислород трудно восстановимых оксидов:
|
– 0,0001 0,0006 – 0,00001 |
0,0003 0,0011 0,00006 0,00056 0,00039 |
0,0003 0,0012 0,00005 0,00061 0,00044 |
å п.3 |
0,0007 |
0,0024 |
0,0026 |
åО= |
0,0038 |
0,2248 |
0,0026 |
4. Кислород отнятый прямым путем
|
0,0015 |
0,0642 |
0,0719 |
5. Кислород отнятый косвенным путем:
|
0,0023 |
0,1606 |
0,1881 |
6.Количество углерода, затраченного на прямое восстановление
|
0,0011 |
0,0482 |
0,0539 |
7. Количество СО, пошедшие на косвенное восстановление:
|
0,0023 |
0,1619 |
0,1896 |