Расход тепла, Определение расхода электрической энергии, Расчет теплового баланса процесса - Изучение физико-химических свойств ферросплавов и рассчет электродуговой печи на производство ферросилиция

1 Теплота диссоциации оксидов

А) SiO2 > Si +O2; ?H = 863140 Дж (14384,2 ) , (24)

Количество диссоциированного кремнезема (для упращения расчетов включено и SiO2, диссоциировавщее до SiO):

97,105 - 0,99 + 52,887 - 0,125 - 0,46 - 0,99 = 99,143 кг.

Требуется затратить тепла на диссоциацию:

99,143 - 14384,2 = 1426092,741 Дж;

Б) Al2O3 > 2Al + O2; ?Н = 1647927 Дж (16156,64 ). (25)

Количество диссоциированного Al2O3 Составляет 1,602 кг.

Требуется тепла: 1,602 - 16156,64 = 25882,937 Дж;

В) CaO ? Ca +Ѕ O2; ?H = 635623 Дж (11350,71 ). (26)

Количество диссоциированного CaO составит:

0,316 = 0,189 кг.

Требуется тепла: 0,189 - 11350,71 = 2145,2 Дж;

Г) Fe2O3 > 2Fe + O2; ?H = 817888 Дж (5111,8 ). (27)

Количество диссоциированного Fe2O3:

1,029 - 0,99 + 52,887 - 0,125 - 0,23 - 0,99 = 2,523 кг

Требуется тепла:

2,523 - 5111,8 = 12897,071 Дж;

Д) MnO > Mn + ЅO2; ?H = 390089 Дж (5493,09). (28)

Количество диссоциированного MnO

0,1 - 0,94 = 0,094 кг.

Требуется тепла: 0,094 - 5493,09 = 516,35 Дж.

Суммарное количество тепла, потребное для диссоциации оксидов:

Q1 = 1426092,741 + 25882,937 + 2145,2 + 12897,071 +516,35 = 1467534,299 Дж;

2 теплосодержание FeSi при 1800 ОС:

QSi = 124,5 + 0,232 -1800 = 2271,399 Дж/кг

QFe = 22,26 + 0,1942 - 1800 = 1557,842 Дж/кг

QFe-Si = = 7876,634 Дж/кг

Q2 = 97,058 - 7876,634 = 764490,3 Дж;

3 теплосодержание шлака при 1800 ОС:

Q= 0,286 - 1800 = 2157 Дж/кг;

Q3= 2157 - 3,349 = 7223,833 Дж;

4 физическое тело газообразных продуктов. Считаем, что газы покидают печь при температуре 700 ОС. Для простоты расчетов теплоемкость всех веществ принимаем равной теплоемкости оксида углерода, как основной составляющей газообразной фазы:

Q4= 100,753 - - 700 = 18311,857 Дж

5 тепловые потери кладкой печи. Общая поверхность современной мощной трезфазной печи, имеющей производительность порядка 1т 45 % - ного сплава в час, составляет 100 м2.

На основании экспериментальных данных можно принять температуру кожуха равной в среднем 140 ОС.

Пользуясь кривыми теплоотдачи наружной поверхности стенки воздуха, находим удельные тепловые потери, приходящиеся на 1 м2 поверхности печи.

При температуре окружающего воздуха 25 ОС удельный тепловой поток равен 6704 Дж - час/м2.

Печь теряет в час тепла 6704 - 100 = 670400 Дж

Это количество тепла относится к 1т 45 %-ного сплава или

= 1,030 м кварцита.

Поэтому в пересчете на 100 кг кварцита тепловые потери будут равны

Q5= = 65087 Дж.

Тепловые потери колошником. В результате исследования процесса получения 45 %-ного ферросилиция установлено, что потери тепла колошников печи составляют около 3 % общих потерь.

Расход тепла по приведенным статьям:

Q = 1476534 + 764490 + 7224 + 18312 + 65087 = 2322647 Дж.

С учетом потерь тепла через колошников печи суммарный расход тепла равен QР= = 2394481 Дж.

Определение расхода электрической энергии

Разность между статьями расхода и прихода тепла равна:

2394481 - 573806 = 1820675 или 1820675/ 860/4,19 = 505,2 кВт -ч.

Это недостающее количество тепла должно покрываться за счет электрической энергии.

Учитывая, что электрический к. п.д. современных трехфазных печей составляет около 87 %, удельный расход электрической энергии для 45 %-ного сплава составит [18,19,20].

= 5985 кВт - ч/т.

Расчет теплового баланса процесса

Таблица 27. Тепловой баланс процесса получения 45 %-ного ферросилиция

Приход тепла, Дж

Расход тепла, Дж

Электрическая энергия 1820675

Диссоциация оксидов1467534

Окисление углерода до СО 369290

Нагрев сплава до 1800О С 764490

Реакция образования силицидов железа и силикатов 120080

Нагрев шлака до 1800О С 7223

Теплосодержание шихтовых материалов при 25О С 84436

Физическое тепло газов 18311

Тепловые потери через футеровку печи 65087

Излучение колошника 71836

Итого 2394481

Итого 2394480

Похожие статьи




Расход тепла, Определение расхода электрической энергии, Расчет теплового баланса процесса - Изучение физико-химических свойств ферросплавов и рассчет электродуговой печи на производство ферросилиция

Предыдущая | Следующая