Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Qo.c =Q'o.c + Q"o.0 +Q"'o.c +<2ox- (&-2a)
Для определения затрат тепла на технологический процесс и для анализа этих затрат составляют тепловой баланс процесса (плавки, обжига, нагрева и т. п.), протекающего в технологической зоне рабочего пространства печи — в ванне плавильной печи, на поду нагревательной печи и т. д.
Тепловой баланс технологического процесса можно наглядно представить себе, рассматривая мартеновскую плавку стали:
Q'« Ч~ Qa«3 “Ь Q't Qrexa = Q* Ч~ Qm “Ь Q^ “Ь Qmml (6-26)
здесь Q’T— энтальпия кислорода и других газов, поглощенных ванной; Q” — энтальпия технологических газов при выходе из ванны; QTeXH — количество тепла, переданное ванне факелом и кладкой, или расход тепла на процесс, откуда
Qtojb = AQu + + Qm 4~Qa« — Qa«3. (6-За)
!
где AQu = Q"u—Q'u — прирост энтальпии материалов в ходе плавки; Д<г;г =Q^r—Q'T' — разность энтальпий технологических газов, выделяющихся из ванны, и газов, поглощенных ванной (в период продувки).
Газы, выделяющиеся из ванны, состоят из окиси углерода СО и других газов, получающихся от окисления углерода при продувке ванны кислородом, а также от разложения известняка, руды и влаги. Примерно 90% выгоревшего углерода шихты расходуется на образование СО, которая частью сгорает над ванной в СОг, а частью уносится газами из рабочего пространства, вызывая потерю тепла от химического недожога. Если под теплом экзотермических реакций понимать тепло реакций, сопровождающихся образованием горючих газов, т. е. протекающих при неполном горении, то, прибавляя к левой и правой части уравнения (6-16) - величину <2тлф и группируя члены, мы можем написать тепловой баланс печи в другом виде:
qi+q; +q; +Qi'rH-Qir=^Qu+^Qi-r+Qm+Q3W-Q3K3]+
+Qo.r+QB.r+Qx.e+Q*.«+Qo.c
124
или
Ql + <?» +Q; + Qj Г + Ql* — Стехж 4- Qo.r + Qb t + Qx.H + Qu.a + Qo.cJ (6-36) здесь Q™—теплота сгорания газов, выделяющихся из шихты.
Тепловой баланс сводят в таблицы или для наглядности, изображают графически. На рис. 6-1,а дана диаграмма теплового- баланса рабочей камеры мартеновской печи, работающей на мазуте. В скобках указан удельный расход тепла в Гдж на 1 г слитков. На рис. 6-1,6 показан тепловой баланс электродуговой сталеплавильной печи в Гдж на 1 т слитков. В этом балансе расход электроэнергии составляет 632 кет • н/т.
Печь с регенеративным устройством
Рабочее пространство
Чугун _______
(0,855) _ Эх&отер-^ ^
mivecKMj^r
реакции (1,Ш) Топлива и пар
(SsSW
- Сталь
- ОЛЮ
Тепловые
(3,585)
^\Шлак(аШ)
\Эмдот ернические L \ реакции (0,730)
гл V"
гретый ) I \
дуг('ф) J
Отходящие ват на выходе из насадах (J,163)
вав (0,63*)
Тепло змдотермичес-j яих "реакций (0JD21) ^ Шпак (0,201) Здектрические riomapu (0,201) тепловые лотери
(0,^32)
Электр ¦ меры»
С)
Рис. 6-1. Диаграммы тепловых балансов.
а — тепловой баланс рабочей камеры мартеновской печн без применения кислорода; 6 — тепловой баланс дуговой электросталеплавильной печи.
В электрических печах нет продуктов сгорания (за исключением небольшого количества газов, получающихся от сгорания электродов), поэтому потери тепла с отходящими газами отсутствуют.
Обозначим через Ь удельный расход натурального топлива, т. е. расход топлива на единицу количества обрабатываемого материала (на 1 кг исходной шихты или конечного продукта). Все члены уравнения теплового баланса, пропорциональные расходу топлива, можно записать следующим образом:
<Эв.г=°Мв.г; Qo.r=(i -о)Мо.,. (6-4)
где о— доля газов, выбивающихся из рабочего пространства; /в — энтальпия воздуха, идущего на сгорание, отнесенная к единице количества топлива; /т — энтальпия топлива на единицу количества топлива; /в.г — энтальпия газов, выбивающихся из рабочего пространства, на единицу количества топлива; /0.г — энтальпия газов, отходящих из рабочего пространства, на единицу количества топлива.
Тогда уравнение баланса для непрерывно действующей печи можио переписать в таком виде:
ъ №,¦+ 7в + /т — з/».г — (1 — з) /0.г — ?х.н —<7м.и] =
= Q"u-Q'u + Qm+Qaw—Q.K3 + AQ” +Q0.c (6-5)
откуда удельный расход натурального топлива в килограммах 1 на единицу количества материала составляет:
[Q"m — Q'u + Qm Ч~ AQj>r + Qeяд — Qraa] + Qo.o
b =
QS + "4" (1 °) A>.* Як-s 9m.i
1 В случае газообразного топлива эта величина относится к 1 я? топлива.
(6-6)
125
Величина
Qrexa = Q"u - Q'm+Ош + AQ" + Q3h« - Qbko
представляет собой полезное тепло технологического процесса, т. е. расход тепла на собственно технологический процесс за вычетом тепла экзотермических реакций. Использовав эту величину, выражение (6-6) можно переписать в таком виде: ¦
Ь = Ol«iL+g°-c.. (6-7)
QB '"iHon
*\де г)иоп — коэффициент использования топлива, показывающий, какая доля тепла, введенного в печь, использована в рабочем пространстве печи:
— -.1 I Чх.л “Ь 9м.н + °А.г “Ь (1 °) Л>.» (a Q1
Чясд « 1 ~\---------------------------------------• (Ь-«)
'¦ЬИ
Если предположить, что /0.г ^ /в.г> то
Чиса ~ 1 + gb?±%?±^-'. (6-9)
В некоторых пособиях, например {Л. 19], под коэффициентом использования тепла понимается доля тепла, использованного в рабочей жамере печи, от всего располагаемого тепла:
