Файл: Вегман, Е. Ф. Теория и технология агломерации.pdf

—x FeOx/lOO — у FeO^/lOO — г FeO*/l 00 —

—MFeOM/ 100)] = 100.

Для расчетного случая:

x(100 — 15,344) / 100 + г/(100 — 42,88) / 100 +

+ 2(100 — 85,432)/100 — 0,1111 (17 — 7,02 л:/100) = 100; 0,8543* + 0,5712 у + 0,1457z — 101,8887 = 0.

Третье уравнение по тепловому балансу агломерации составили по методу Е. Ф. Вегмана [214]:

С02, СО;

ув — теплота воздуха, подаваемого к агло­

ленте при цеховой температуре или после специального нагрева в кауперах (последнее с целью дополнительного обогрева спекаемого слоя или термиче­ ской обработки спека, совмещенных со спеканием на ленте);

Уш— теплота шихты при цеховой темпера­ туре или шихты, подогретой, по пред­ ложению В. В. Виноградова, для ин­ тенсификации процесса спекания;

y s — теплота горения органической серы и сульфидов при агломерации;

Узаж— теплота зажигания шихты пламенем газового горна;

<7доп.обогр — теплота продуктов горения газа под горелками дополнительного обогрева спекаемого слоя;

Ут-ка— теплота продуктов горения газа под го­ релками термообработки спека (при совмещении термической обработки со спеканием на ленте);

<7окисл— теплота окисления FeMeT и FeO агло­ шихты до FeO и Ре20з;

а— коэффициент, учитывающий теплоту образования силикатов железа, фер­ ритов;

231

С— коэффициент, учитывающий тепловые потери аглоленты.

Прежде чем приступить к расчету каждой из статей теплового баланса, остановимся на двух вопросах, имею­ щих принципиальное значение.

Уравнение теплового баланса спекания, составленное для пирога агломерата в целом, не включает в себя ре­ генерированное тепло, т. е. часть теплоты пирога, кото­ рая передается воздуху, проходящему в ходе процесса че­ рез слой готового агломерата. Это тепло, хотя оно и используется затем в зоне горения, нельзя учитывать отдельно в приходной части теплового баланса, так как последний составлен по принципу сравнения тепловых характеристик начального и конечного состояния систе­ мы— любые перемещения и перераспределения потоков тепла внутри спекаемого слоя во время процесса выхо­ дят за рамки баланса. При составлении зональных ба­ лансов, как будет показано ниже, учет регенерированно­ го тепла, наоборот, является необходимым.

Агломерационная шихта содержит обычно 30—50% возврата — мелкого агломерата (—5 мм), использова­ ние которого в доменном цехе невозможно. Так как воз­ врат является циркуляционной нагрузкой аглофабрики, и все то количество возврата, которое образуется на фаб­ рике и в доменном цехе, немедленно возвращается в аг­ лошихту, нет необходимости учитывать возврат в урав­ нении материального баланса спекания. Однако возврат покидает аглошихту при температурах 600—800° С (сред­ няя температура пирога агломерата при сходе с ленты), а поступает в шихту холодным или сильно охлажденным. Часто возврат специально заливают водой, чтобы улуч­ шить условия труда на тракте транспортировки возврата к шихтовому смесительному барабану. Лишь иногда теп­ лоту возврата частично используют для нагрева агло­

232

шихты перед спеканием. Как видим, возврат с тепловой точки зрения не является циркуляционной нагрузкой, — он уносит с ленты больше тепла, чем дает его шихте. Следует помнить, что топливо в возврат не добавляется, и единственным источником его нагрева является топли­ во свежей аглошихты. Теплопотребность возврата намно­ го ниже, чем свежей шихты. Так как химический состав возврата перед спеканием и после него одинаков, затра­ ты тепла на диссоциацию окислов, карбонатов, гидра­ тов и т. п. отпадают. Единственной затратой тепла оста­ ется нагрев возврата от температуры шихты до средней температуры пирога агломерата. Нагрев возврата можно учесть в расходной части баланса в рубрике — теплота готового пирога агломерата (<7П). Приближенно можно

считать температуру годного агломерата и возврата оди­ наковой (в действительности, большая часть возврата образуется из верхней части пирога, температура кото­ рой ниже, поэтому годный агломерат всегда несколько горячее возврата).

Чтобы учесть нагрев возврата, достаточно, следова­ тельно, увеличить массу пирога с учетом количества воз­ врата. Так, например, при 40 кг возврата на 100 кг год­ ного агломерата, конечная масса аглоспека составит 140 кг. Таким образом, дополнительные затраты тепла на нагрев возврата легко учесть, увеличив соответствен­ но массу спека сверх 100 кг только по одной статье теп­

лового баланса (дп). Использование части тепла возвра­ та на подогрев шихты перед спеканием учитывается в приходной части баланса (^ш), где также подсчитывает­ ся энтальпия при 70-г-80° С всей массы свежей шихты и сверх того возврата qm= C t (масса свежей шихты+масса возврата). С учетом этих замечаний перейдем теперь к составлению уравнений теплового баланса агломерации в рассматриваемом примере расчета шихты.

Теплота горения углерода шихты вычисляется с уче­ том отношения С 02: СО в отходящих газах. При нор­ мальном расходе топлива можно принимать это отноше­ ние, равным 4. При высоких расходах топлива отноше­ ние С 02: СО снижается до 2,5—3.

Для случая, когда С 02: СО= 0,8 : 0,2 = 4, расчетная формула имеет вид:

Qc = 0,8 Сш • 7980 + 0,2 Сш ■2340 (ккал/100 кг агломерата)

233

Для случая, когда СО2: СО = 0,75 : 0,25 = 3; qc = 0,75 Сш • 7980 + 0,25 Сш • 2340

(ккал/100 кг агломерата).

Сш = (Скоко.м *0»01 )Z;

7980 и 2340— теплота горения углерода соответствен­ но в С 02 и СО (ккал/1 кг С).

Для случая спекания бурого железняка и сидерита, когда расход топлива велик, отношение С 02: СО при­ мем равным 3.

qc = 0,75 • 0,8389 Z • 7980 + 0,25 • 0,8389 Z • 2340 =

= 5511 • 7140Z (ккал/100 кг агломерата).

Теплота зажигания в средних условиях может быть принята равной 3500—4000 ккал/100 кг агломерата).

9заж = 3600 ккал/100 кг агломерата.

Теплота шихты, подогретой до 60—80° С (вычисляется по формуле qm=0,25tm- (масса шихты+масса возврата), где 0,25 ккал/(кг-град) — удельная теплоемкость шихты.

В расчетном варианте при 40% возврата эта статья баланса получает следующее значение:

qm —0,25 • 60 • (х + у + z + 40) = 15х + \Ъу +

+ 152 + 600 (ккал/100 кг агломерата).

Теплоту горения сульфидов и органической серы учи­ тываем исходя из тепловых эффектов по реакциям:

Степень выгорания сульфидной и органической серы была ранее принята равной 95%.

<7S = 0,00294 -22162 + 0,0025-0,95- І66З2 = = 10,46462 ккал/100 кг агломерата.

Теплота воздуха, подаваемого к ленте, после нагрева в специальных кауперах или холодного воздуха при це­ ховой температуре подсчитывается по формуле

<7в = Св ■tB• Ѵв (ккал/100 кг агломерата).

234

Количество воздуха определяется расходом топлива и коэффициентом избытка воздуха, который при расче­ тах можно принять равным 1,2— 1,5. В табл. 29 расход воздуха на спекание подсчитывается для различных ва­ риантов горения С в С 02 и СО.

Часть кислорода дает агломерационная шихта в про­ цессе восстановления окислов железа. В других случаях аглошихта требует дополнительных количеств кислорода для окисления окислов железа. Необходимо еще учесть потребность в кислороде на окисление серы, для окисле­ ния железа пирита (FeS2) и троилита (FeS), для окисле­ ния железа чугунной стружки. Все это было уже ранее подсчитано при составлении уравнений материального баланса агломерации.

0,1111(17—0,0702-х)— выделяется кислорода при тер­ мической диссоциации и восста­ новлении окислов железа;

0,00294-г — требуется кислорода для окисле­ ния Sopr коксовой мелочи;

0,00152-z— требуется кислорода для окисле­ ния FeFes и SFes до Fe20 3 и S 0 2; 0,1111(17 — 0,0702х) — 0,00446 -z =1,8887—0,0078* —

—0,0045z (кг/100 кг агломерата) — выделяется кислоро­ да шихтой и используется при горении С.

235