Теплові баланси та показники теплової роботи печі
Тепловий баланс плавки характеризує кількість тепла, витрачене на виробництво 1 кг чавуну. Тому тепловий баланс ґрунтується на матеріальному балансі плавки.
Існують різні способи складання теплового балансу. Найбільш поширеним єперший спосіб, або спосіб дисоціацій, побудований на припущенні, що реакції компонентів шихти з відновниками (твердим вуглецем, оксидом вуглецю, воднем) протікають у дві стадії. На першій відбувається дисоціація оксиду з переведенням кисню в газову фазу; тепловий ефект реакції у своїй негативний. На другій стадії взаємодії має місце окиснення відновника, що супроводжується позитивним тепловим ефектом.
Прихід тепла у разі першого методу:
1) тепло окислення вуглецю, що доходить до фурм, киснем дуття, до оксиду вуглецю
2) тепло окислення вуглецю прямого відновлення ксилороду шихти.
3) Тепло окислення CO киснем руди.
4) Тепло неповного горіння ПГ, мазуту чи інших добавок
5) Фізичне тепло дуття
6) Тепло окислення водню киснем шихти
7) Інші джерела тепла (фізичний нагрівання шихти, що тепло виділяється при утворенні шлаку)
1) дисоціація відновлюваних оксидів
2) Переведення сірки в шлак
3) Розкладання карбонатів
4) Розкладання флюсу
5) Випаровування вологи шихти
6) Розкладання вологи дуття та гідратної води
7) Тепло на нагрівання чавуну
8) Тепло на нагрівання шлаку
9) Тепло газів, що відходять
10) Теплові втрати
У розрахунку за другим способом це припущення виключається і кожна хімічна реакція, що має місце у печі, розраховується окремо.
Так самоІснує зональний тепловий баланс. Т.к. теплопередача у верхній і нижній зонах доменної печі підпорядковується різним закономірностям, а загальний тепловий баланс не дозволяє визначити зону доменної печі, що лімітує в тепловому відношенні. Поділяють 4 зони: 1) відбувається горіння коксу, що дійшов до фурм, і горіння вуглецю ПГ 2) плавлення чавуну і шлаку, відновлення важковідновних елементів. 3) остаточно відновлюються оксиди заліза монооксидом вуглецю, воднем і твердим вуглецем, розкладаються карбонати. 4) Оксиди заліза відновлюються монооксидом вуглецю та воднем. Розрахунок ведеться на 1кг чавуну.
Показники теплової роботи печі.
1. Тепловий коефіцієнт корисної дії доменної печі Кт. Для його обчислення потрібно класифікувати статті теплового балансу плавки з точки зору «корисного» та «тепла, що не використовується в печі». Всі витрати тепла на процеси, що здійснюються в печі, складають корисне тепло. До них відносяться витрата тепла не тільки на відновлення оксидів, нагрівання чавуну і шлаку, але і на розкладання карбонатів і гідратів, переведення сірки в шлак та ін.
2. Коефіцієнт використання вуглецю в печі Кс, що є відношенням тепла, отриманого від окислення вуглецю до СО і СО2, до тепла, яке виділилося б при повному окисленні вуглецю до СО2.