Расчет шихты для выплавки ферросилиция марки ФС 65. расчет. 1 Расчет шихты для выплавки ферросилиция марки фс 65
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Физическое тепло шихтовых материалов Физическое тепло, вносимое каждым из шихтовых материалов (кварцитом, коксиком и железной стружкой) можно определить по формуле: Qi=mi·сi·tш.м., где mi – масса соответствующего шихтового материала, кг; сi – удельная теплоемкость материала, кДж/(кг*град); tш.м.– температура поступающих в печь шихтовых материалов, °С. Принимаем tш.м.= 25 °С. Физическое тепло кварцита: Известно: mкв=100 кг; Скв=0,7033 кДж/(кг·град); tкв=25 °С. Тогда Qкв= 100·0,7033·25= 1758,25 кДж. Физическое тепло коксика: Известно: mк=47,159 кг; Ск=0,8374 кДж/(кг·град); tкв=25 °С. Тогда Qк= 47,159·0,8374·25= 985,15 кДж. Физическое тепло железной стружки: Известно: mЖ.С.=23,73 кг; СЖ.С.=0,8130 кДж/(кг·град); tкв=25 °С. Тогда QЖ.С.= 23,73*0,8130*25= 482,31 кДж. Суммарное физическое тепло, вносимое шихтовыми материалами, составляет Q3= Qкв+ Qк+ QЖ.С.= 1758,25+985,15+482,31= 3222,71 кДж. Общий приход тепла: ΣQ= Q1+ Q2+ Q3=385556,43+36042,11+3222,71=424821,25 кДж. Расход тепла Тепло на эндотермические реакции диссоциации оксидов Эту статью расхода составляют реакции диссоциации оксида кремния, алюминия, кальция и железа. Расход тепла на диссоциацию каждого из указанных оксидов рассчитаем по формуле: Qi=mi·ΔHi, где mi – количество диссоциированного оксида, кг; ΔHi – тепловой эффект (затраты тепла) диссоциации 1 кг соответствующего оксида, кДж/кг. Тепло диссоциации оксида кремния Диоксид кремния SiO2 может диссоциировать с образованием Si или SiO SiO2=> Si+O2; SiO2=> SiO+1/2O2. Принимаем, что диссоциация SiO2 до SiO с последующим испарением SiO требует такой же затраты тепла тепла, как и диссоциация SiO2 до Si Количество диссоциированного кремния составляет: mSiO2= 84,448+6,496+(5,897+0,454)·49,55/100+ (0,077+0,006)= 94,17 кг. QSiO2= 94,17·14373,28= 1353531,7 кДж. Тепло диссоциации оксида алюминия Количество диссоциированного кремния составляет: mAl2O3= 0,35+1,688·49,55/100+ 0,02= 1,206 кг. QAl2O3= 1,206·16143,81= 19464,7 кДж. Тепло диссоциации оксида кальция Количество диссоциированного кальция составляет: mСаО= 0,12+0,27·49,55/100+ 0,005= 0,259 кг. QСаО= 0,259·11347,74= 2941,62 кДж. Тепло диссоциации оксида железа Количество диссоциированного железа составляет: mFe2O3= 0,297+2,673·49,55/100+ 0,024= 1,645 кг. QFe2O3= 1,645·5107,9= 8402,49 кДж. Всего на диссоциацию оксидов требуется тепла: Q4= QSiO2+QAl2O3+QСаО+QFe2O3= 1353531,7+19464,7+2941,62+8402,49= =1384340,51 кДж Тепло на нагрев сплава Тепло на нагрев сплава подсчитываем по формуле: Q5= mсп·qFeSi, где mсп- вес сплава, кг; qFeSi- теплосодержание 1 кг сплава, кДж/кг. Чтобы определить qFeSi необходимо знать, что при температуре 1800 °С qSi= 2269,6 кДж/кг, а qFe= 1556,6 кДж/кг. Тогда qFeSi= (2269,6*75+1556,6*23,77)/(75+23,77)= 2098,02 кДж/кг. Q5= 56,8*2098,02= 119167,53 кДж. Тепло на нагрев шлака Тепло на нагрев шлака определяем по формуле: Q6= mшл*qшл, где mшл- количество образующегося шлака, кг; qшл- теплосодержание 1 кг шлака, кДж/кг. qшл= 1,122*1571= 1717,7 кДж/кг. Тогда Q6= 3,481*1717,7= 5979,31 кДж. Тепло на нагрев газов Тепло уносимое газами: Q7=Vгаз*qгаз, где Vгаз- объем образующихся газов(СО+N2), м3. Vгаз= 123,584*22,4/28= 98,87 м3. Q7= 98,87*814,33= 80512,80 кДж. Потери тепла через стены печи Потери тепла через стены печи относят к 100 кг кварцита и определяют по формуле: Q8= 100*qпс*S/G, где qпс- удельные потери тепла через стены печи, кДж/(м2*ч); S- боковая поверхность стен печи, м2; G- часовой расход кварцита, кг/ч. Принимаем qпс= 7000 кДж/(м2*ч). Мощность печного трансформатора принимаем равной 33000 кВа. Тогда S= π*D*H= 3,14*10,5*3,0= 98,91 м2. Часовой расход кварцита рассчитаем по формуле: G=G1*n, где G1- расход кварцита на 1 т сплава, кг/т; n- часовая производительность печи. G= 1760,579*3,18= 5599 кг/ч. Потери тепла через стены на 100 кг кварцита составит: Q8= 100*7000*98,91/5599= 12366,75 кДж. Потери тепла через колошник Потери тепла через колошник составляют около 10 % от суммарного расхода тепла. Суммарный расход тепла можно рассчитать следующим образом: ΣQр= (Q4+ Q5+ Q6+ Q7+ Q8)*100/90= (1384340,51+ +119167,53+5979,31+80512,80+12366,75)*100/90= 1780407,6 кДж. Тогда потери тепла через колошник составят: Qg= 1780407,6-1662632,76= 117774,84 кДж. 2.2.7. Расход электроэнергии Разность между расходом и приходом тепла компенсируется затратами электроэнергии. Эта разность составляет: ΔQ= ΣQр-ΣQпр= 1780407,6- 421741,692=1358665,9 кДж. Зная, что 1кВт*ч эквивалентен 3600,648 кДж в пересчете на электроэнергию эта разность составляет: ΔQ`=1358665,9/3600,648= 377,33 кВт*ч. Учитывая, что к.п.д. современных 3-х фазных ферросплавных печей равен 0,87, расход электроэнергии составит: ΔQ``= 377,33/0,87= 433,7 кВт*ч или Q10= 433,7*3600,648= 1561601,03 кДж. Расход электроэнергии на 1 т сплава: n=ΔQ``*G1/100= 433,7*1760,579/100= 7635,63 кВт*ч. Электрические потери Q11 составляют: Q11= Q10-ΔQ= 1561601,03-1358665,9= 202935,13 кВт. Тепловой баланс плавки Тепловой баланс плавки составлен на основании статей прихода и расхода тепла и представлен в табл.3.1. Таблица 3.1. Тепловой баланс плавки
|