Теоретические основы доменного производства чугуна

 

      Од = ω·(1-f) + 0,5·f = 0,21(1- 0,01) + 0,5·0,01 = 0,2129( м3О2)/(м3 дутья)

 

Количество азота в единице дутья составит:

 

               Nд = (1 –ω)(1 – f) = (1- 0,21)(1-0,01) = 0,7821 (м3 N2)/(м3 дутья)

 

Необходимое количество влажного дутья составит:

 

                            = 134,264 м3.

 

В нём содержится влаги

 

                  134,264·0,01 = 1,3426 м3 Н2О или 1,3426· = 1,08 кг

 

Количество сухого дутья составит

 

                                          134,264 – 1,3426 = 132,9 м3.

 

Количество кислорода в сухом дутье составит:

 

                       132,9·0,21 = 27,909 м3 или   27,909· = 39,87 кг.

 

Количество азота в сухом дутье составит:

 

                       134,264 ·0,79 = 106,07 м3 или 106,07· = 132,5875 кг.

 

Масса дутья составит:

 

                                     1,08 + 39,87 +132,5875 = 173,5375 кг.

 

2.7.4 Расчёт количества метана и водорода в колошниковом газе без учёта вдуваемого природного газа.  

Количество метана в колошниковом газе составит:

           50,152·0,004 = 0,20061 кг или 0,20061· = 0,281 м3.

По условиям плавки 30 % гидратной воды, внесённой в печь, разлагается с образованием водорода:

 

    Н2Огидр. = 0,3(0,018·178,545 + 0,066·2,882) = 1 кг

 

В ней содержится

 

                                   1· = 0,111 кг Н2.

 

Степень использования водорода в восстановительных процессах по условиям плавки составляет 40 %. Тогда 60 % поступающего в печь водорода переходит в колошниковый газ:

 

  Н2, кол. = (0,004·50,152 + 1,08 · + 0,111)·0,6 = 0,26 кг или 0,26· = 2,9 м3.

 

Количество водорода, израсходованного на восстановление без учёта природного газа составит:

 

    Н2,вос. = (0,004·50,152 + 1,08 · + 0,111)·0,4 = 0,17 кг или 0,17· = 1,9 м3.

 

2.7.5 Расчёт количества газов, образующихся при горении природного газа.

 

В 10 м3   природного  газа  содержится  9,6 м3 или 9,6· = 6,86 кг СН4, 0,3 м3 или 0,3 · = 0,59  кг С3Н8 и 0,1м3 или  0,1· = 0,13 кг N2. таким образом  в печь вносится  6,86 +0,59 + 0,13 = 7,58 кг природного газа.

Горение составляющих природного газа осуществляется по реакциям

 

                          СН4 +0,5О2 = СО + 2Н2 и С3Н8 + 1,5О2 = 3СО + 4Н2.

 

Количество кислорода, необходимое для сжигания природного газа, составит:

 

                        9,6·0,5 + 0,3·1,5 = 5,25 м3

 

Содержание кислорода в единице влажного дутья составит:

 

      Од = ω·(1-f) + 0,5·f = 0,21(1- 0,01) + 0,5·0,01 = 0,2129( м3О2)/(м3 дутья).

 

Для сгорания всего газа требуется дутья:

 

                                 = 24,6595 м3.

 

Количество водяных паров в дутье составляет:

 

                                 24,6595·0,01 = 0,2466 м3 или  0,2466· = 0,1982 кг.

 

Тогда количество сухого дутья потребуется :

 

                                   24,6595 – 0.2466 = 24,4129 м3.

 

В нём количество азота составит:

 

                              24,4129·0,79 = 19,2862 м3 или 19,2862· = 24,1078 кг.

 

Количество кислорода сухого дутья составит:

 

                           24,4129·0,21 = 5,1267 м3  ли  5,1267· = 7,3239 кг.

 

Масса влажного дутья составит:

 

                                      0,1982 + 24,1078 + 7,3239 = 31,6299 кг

 

В соответствии с реакциями горения природного газа из одного объёма метана образуется один объёма или 9,6 м3 СО и два объёма или 19,2 м3 Н2, а из одного объёма С3Н8 образуется 3 объёма или 0,9 м3 СО и четыре объёма или 1,2 м3 Н2.

Кроме того, водород поступает из паров воды где на 1 объём пара приходится один объём или 0,25 м3 водорода.

Таким образом, в результате сгорания природного газа образуется 

СО

9,6 + 0,9 = 10,5 м3 СО,

Н2

 

19,2 + 1,2 + 0,25 = 20,65 м3

 

 N2

 

19,2862 +0,1 = 19,3862 м3.

 

2.7.6. Расчет состава колошниковых газов

 

         Расход водорода на восстановительные процессы по условиям плавки составляет 40 % или:

 

20,65·0,4 = 8,26 м3.

 

       Тогда в колошниковые газы перейдёт водорода:

 

20,65 – 8,26 = 12,39 м3.

 

       Общее количество водорода пошедшее на восстановление   составит:

 

1,9 + 8,26 = 10,16 м3

 

       Общее количество водорода переходящее в колошниковый газ составит:

 

2,9 + 12,39 = 15,29 м3 или 15,29·

= 1,365 кг.

 

       Поскольку при восстановлении  1 моль Н2 реагирует с 0,5 моль О2, то количество кислорода, отнятое водородом от шихты составит:

 

                                        ОН =  0,5·10,16 = 5,08 м3.

 

      Количество диоксида углерода в колошниковом газе составит:

 

СО2,кол. = (Ош – Оф - ОН ) ·2·Ri + RiOф= (29,672– 1,9684 – 5,08) ·2·0,72+ +0,72·1,9684 = 33,995 м3  или 33,995· = 66,776 кг.

 

      Количество углерода, которое газифицируется в процессе плавки без учёта природного газа, составит:

 

    Сг = Ск + Сф – Сч = 50,152·0,8469 + 2,812· - 4 = 39,24 кг.

 

      Содержание углерода  оксида  углерода в без учёта природного газа составит:

 

                     СО = Сг - ССО = 39,24 – 69,776· = 21,028 кг.

 

      Содержание оксида углерода в колошниковом газе без учёта природного газа составит:

 

                              21,028· = 49,065 кг  или 49,065· = 39,252 м3.

 

    Содержание оксида углерода в колошниковом газе с учётом сжигания природного газа составит:

 

       39,252 + 10,5 = 49,752 м3 или  49,752· = 62,19 кг.

 

      Содержание азота в колошниковом газе сучётом сжигания природного газа составит:

 

                  106,07 + 19,38 = 125,45 м3 или 125,45· = 156,81 кг

     На восстановление затрачивается  10,16 м3 водорода.

     В результате образуется воды:

 

                               10,16· = 8,16 кг.

    Количество неразложившейся гидратной воды составляет:

 

0,0018·178,545 + 0,066·2,882 – 1 = 2,4 кг

 

   Тогда воды в колошниковом газе составит

 

8,16 + 2,4 = 10,56 кг  или     10,56·

=  13,14 м3.

   На основании выполненных расчётов запишем состав колошниковых газов.

   Таблица 1.14 Состав колошниковых газов

 

Компоненты	Содержание в газе, %
	СО2	СО	N2	H2	CH4	H2O	Итого
По массе, кг	66,776	62,19	156,81	1,365	0,20061	10,56	297,9
По объёму: м3 %
	33,995	49,752	125,45	15,29	0,281	13,14	237,908
	14,289	20,913	52,73	6,43	0,118	5,52	100,0

     

    2.8 Расчёт материального баланса доменной плавки

 

    По  результатам выполненных расчётов  составляем материальный баланс  доменной плавки.

 

    Таблица 1.15 Материальный баланс доменной  плавки

 

	Задано в печь	Кг		Получено в печи	кг
1	Рудная смесь	178,545	1	Чугун	100,00
2	Марганцевая руда	2,882	2	Шлак	54,5
3	Известняк	8,969	3	Газ	297,9
4	Кокс	50,152
5	Природный газ	7,58
6	Воздушное дутье для сжигания кокса	173,5375
7	Воздушное дутьё для сжигания природного газа	31,63
	Итого	453,3			452,4

 

    Невязка    ·100 = 0,57 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Доменная печь является шахтной печью, предназначенной для выплавки чугуна из железных руд. Это единственный металлургический объект по выплавке первичного продукта черной металлургии.

Гарантией нормальной работы печи является надежное  и эффективно работающее оборудование, обеспечивающее непрерывность работы агрегата, безопасность и легкость его обслуживания. При выборе режима работы оборудования исходят из технологических требований процесса ведения печи. Мощность оборудования, а на некоторых участках и его количество определяются с учетом резерва от 50 до 100%. Современная печь оснащена новейшими средствами контроля за ходом доменного процесса, механизации и автоматизации всех производственных процессов. Работа на такой печи предъявляет высокие требования к технологическому персоналу в части теоретических знаний, практического опыта и умения, ответственности и самостоятельности в принятии решений по управлению таким сложнейшим агрегатом. Так же доменная печь, являясь многоцелевым агрегатом, выполняет, кроме металлургической, функции энергетическую и санитарно-экологическую применительно к региональным и другим потребностям. Это объективно выдвигает доменную печь на роль ведущего металлургического агрегата XXI века.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1   Конструкция и расчет профиля доменной печи. Методические указания к изучению курса по дисциплине «Технологияметаллургического производства» / сост. А.К. Жунусов,П.О. Быков. – Павлодар: ПГУ им. С. Торайгырова, 2007. – 33 с.

2 С.Т. Плискановский, В.В. Полтавец «Оборудование и эксплуатация доменных печей», 2004. – 495 с.

3 Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. в 76    Общая металлургия: учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. - 6-изд., перераб и доп. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 - 768 с: 253 ил. ISBN 5-94628-062-7.

4  Курс лекций по дисциплине «Конструкции доменных печей» Иноземцев Н.С., Коршиков Г.В., Дудина В.А., Титов В.Н.

5 Коршиков  Г.В. Энциклопедический словарь – справочник по металлургии / Г.В. Коршиков.- Липецкое издательство ГоспечатиР.Ф.,1998.-779с

6   http://biofile.ru/geo/15266.html

7 http://www.metalspace.ru/education-career/osnovy- metallurgii/domennaya-pech/395-ustrojstvo-domennoj-pechi.html