| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕНЮ
| Курсовая работа: Проектирование отделения восстановительной электроплавки ильменитового концентрата(313,38 + 134,27) · 100 / 475,78 = 94 % 36. Баланс по железу, кг. Таблица 8 - Баланс по железу –приход.
Рисунок 2 -Материальные потоки выплавки титанового шлака 1.2 Расчёт теплового баланса рудно-термической печи Расчёт проводим на часовую производительность печи по титановому шлаку. По материальному балансу на 1000 кг концентрата получается 690 кг шлака. При производительности печи 100 т/сутки титанового шлака для перехода к часовой производительности введём коэффициент пересчёта 100 / 24 = 4,16 Приход тепла Количество физического тепла шихты определим следующим образом. Примем температуру шихты 20˚С. Рассчитаем среднюю удельную теплоёмкость шихты по основным компонентам. По данным [6] средняя, удельная теплоёмкость этих компонентов составит кДж/(кг·К): TiO2 –0,705; FeO –0,735; Fe2O3 –0,79; SiO2 –0,91; Al2O3 –0,895; ZnO2 –0,70; C –0,24. Среднюю удельную теплоёмкость шихты определим по формуле: Скр = Σmici / Σmi (9) где mi и ci –масса (кг) и теплоёмкость (кДж/(кг·К)) составляющих, входящих в продукт. Сср = (526 · 4,16 · 0,705 + 34,6 · 0,735 · 4,16 + 0,24 · 132,8 · 4,16 + 9,1 · 4,16 · · 44,6 + 0,895 · 39 · 4,16 + 0,7 · 15,3 · 4,16 + 0,24 · 132,8 · 4,16) / (4,16 · (526 + +34,6 + 294 + 44,6 + 39 + 15,3 + 132,8)) = 1,02 Количество тепла, вносимого шихтой, определим по формуле: Q = mct (10) где m –масса, кг; c –теплоёмкость, кДж/(кг·К); t –температура, ˚С. Количество физического тепла воздуха, поступающего в печь определяем при температуре 20˚С, удельная теплоёмкость при этой температуре 1,3 кДж/(кг·К). Объём поступающего воздуха: (106,3 · 4,16) / 1,29 = 342,00 м3 Количество тепла вносимого воздухом, находим по формуле (3.10): Qв = 342,00 · 1,3 · 20 = 8892 кДж/ч. Количество тепла, образующего от сгорания электродов, определим следующим образом: Тепловой эффект от сгорания углерода по данным [5] составит 423266 кДж/ч. Общий приход тепла (без учёта электрической энергии): Qприх = 122883 + 8892 + 423299 = 555074 кДж/ч. Расход тепла. Количество физического тепла, уносимого шлаком, определяем следующим образом. Примем температуру шлака 1800˚С. Энтальпия шлака по [5] ΔНшл = 2360 кДж/кг. Тогда количество тепла, уносимого шлаком, по формуле (3.10): Qшл = 1000 · 4,16 · 2360 = 9817600 кДж/ч. Количество физического тепла, уносимого чугуном, оцениваем следующим образом. Примем температуру чугуна 1500˚С. Теплоёмкость его при этой температуре 0,833 кДж/(кг·К). Тогда количество тепла, уносимого чугуном, также определим по формуле (2): Q = 302 · 4,16 · 0,838 · 1500 = 1579197 кДж/ч. Количество тепла отходящими газами. Примем температуру 1000˚С. По данным [6], энтальпия газа при этой температуре 1866 кДж/м3. Количество тепла, уносимого газами определим по формуле: Qг = m · J (11) где J –энтальпия газа (кДж/м3) Qг = 309,8 · 4,16 · 1866 = 2404839 кДж/ч. Потери тепла в трансформаторе и токоведущих устройствах находим следующим образом. Определим общий расход тепла без учёта потерь трансформатора и тоководах. Qрос = 9817600 + 1579197 + 1116073 + 4169318 + 2069040 = 18751228 кДж/ч. Требуется ввести тепло за счёт электрической энергии: QЭ = 18751223 – 423299 = 18327929 кДж/ч. Потери тепла в трансформаторе и токоведущих устройствах примем равными 8% от тепла, вводимого электрической энергией: Qг = 18327929 · 0,08 = 1466234,3 кДж/ч. Неучтённые потери тепла оценим следующим образом. Общий расход тепла с учётом потерь в трансформаторе и токопроводах. Qo = 18751228 + 1466234,3 = 20217462 кДж/ч При плавке титанового шлака протекают эндотермические реакции. Данные о тепловых эффектах этих реакций при температуре плавки отсутствуют. По формулам: Qт = Q298 + α(Т – 298) + β(Т2 – 2982) + γ(Т3 – 2983); где α = Σna; β = 0,5Σnb; γ = 1/3Σnc а, b и с –постоянные коэффициенты в уравнениях температурной зависимости истинной молекулярной теплоёмкости для каждого из компонентов, участвующих в реакции: n – количество молей каждого компонента; Т –абсолютная температура процесса, К; Q298 – тепловой эффект реакции при 298 К, кДж. Для определения Q298 используется формула: Q298 = Σ ΔН0298кон - Σ ΔН0298исх где ΔН0298кон и ΔН0298исх энтальпия образования исходных и конечных соединений реакций в стандартных условиях, кДж/моль. Определим тепловой эффект реакции при температуре плавки 1800˚С с учётом агрегатного состояния соединений участвующих в реакциях Qn2073. Далее по формуле Qтчас = Σmi / MiQтτ (12) где mi –количество исходного соединения вступающего в реакцию, кг; Mi –молекулярная масса соединения; τ –время переработки исходного соединения, ч. Найдём количество тепла, поглощаемого при протекании реакции за 1 час, Qчn. Тепловой эффект реакции: TiO2 + 2C = Ti + 2CO (13) Qч2073 = -50 кДж Поглощаемое тепло Qч = -33396 кДж/ч Для реакции MnO + C = Mn + CO (14) -тепловой эффект Q22073 = -148 кДж -поглощаемое тепло Qч2 = -3082 кДж/ч Для реакции FeO + C = Fe + CO (15) -тепловой эффект Q32073 = -187.1 кДж -поглощаемое тепло Qч3 = -3690219 кДж/ч Для реакции Fe2O3 + C = 2FeO + CO (16) -тепловой эффект Q42073 = -200 кДж -поглощаемое тепло Qч4 = -344124 кДж/ч Для реакции SiO2 + C = Si + 2CO (17) -тепловой эффект Q52073 = -200 кДж -поглощаемое тепло Qч5 = -81664 кДж/ч Для реакции V2O5 + 5C = 2V + 5CO (18) -тепловой эффект Q62073 = -906,6 кДж -поглощаемое тепло Qч6 = -16833 кДж/ч Общий расход тепла на эндотермические реакции: Qэнд = 33396 + 3082 + 3690219 + 344124 + 81664 + 16833 = 4169318 кДж/ч Потери тепла поверхности печи определяются следующим образом. 1. Потери тепла через под печи. Примем опытный коэффициент потерь тепла через холодную подину К = 5800 Вт/(м·К) -Площадь пода: Fn = 0,7854 · d12 = 0.7854 · 8,82 = 60,8 м2 -Потери тепла через подину определяются по формуле: Qn = k’ · Fn · τ где k’ –опытный коэффициент потерь тепла через под печи, кДж/(м2·ч) τ –время переработки расчётного количества материалов, ч. Qn = 5800 · 60,8 · 1 = 352640 кДж/ч 2. Потери тепла через стены в зоне расплава Qn = 705280 кДж/ч Средняя толщина стен из кирпича Sm = 3. Потери тепла стены в газовой зоне Qnг = 206320 кДж/ч 4. Потери тепла через бетонную крышку свода: Qnk = 804800 кДж/ч Qобщn = 352640 + 705280 + 206320 + 804800 = 2069040 кДж/ч Примем неучтённые потери тепла равными 5% от общего расхода тепла: Qн = 20217462 · 0,05 = 1010873 кДж/ч Qпол = 20217462 + 1010873 = 21228335 кДж/ч Полный расход тепла в электропечи. Требуется ввести тепла в счёт электроэнергии для покрытия всех тепловых потерь: Qэп = 21228335 – 555074 = 20673261 кДж/ч На основании расчётов составим тепловой баланс рудно-термической печи (см. таблицу 3.18). Расход электрической энергии за 1 час: 20673261 / 3600 = 8743 кВт·ч За 1 час выплавляется 4,16 тонны титанового шлака, тогда удельный расход электроэнергии (на 1 тонну шлака) составит: 8734 / 4,16 = 2100 кВт·ч. Таблица 9 - Суточный тепловой баланс руднотермической печи
Расчёт температур подины печи При температуре на центральной термопаре подины 1030°С расчётная температура подины печи в рабочем пространстве печи составит 1400°С. Данная температура приемлема для периклазового кирпича (температура начала деформации под нагрузкой 0.2 Мпа 1550°С), но желательно на подине иметь слой затвердевшего металла и более низкие температуры. По данным материального баланса печей, температура металла на выпуске из печи изменяется в пределах от 1350 до 1500°С. Расчёт подины футеровки руднотермической печиРасчёт выполняется с целью определения температуры на внутренней поверхности подины печи РКЗ-16.5Т-И1 по показаниям термопар, установленных в нижнем уровне футеровки. Исходные данныеФутеровка подины печи выполнена из следующих слоёв огнеупорной и теплоизоляционной кладки:
|
ИНТЕРЕСНОЕ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|