Витрати тепла

= 40,0´10,02´0,01´15,75´0,01´ = 0,81 кг.

Всього: FeO_ш.м. = FeO_АГ + FeO_з.к. = 24,66 + 0,81 = 25,47 кг.

4.2.1.2. Кількість оксидів заліза в агломераті та шлаку:

FeO_{СИЛІКАТУ} = FeO_з.к.+ FeO_АГ´10´0,01 = 0,81 + 24,66´10´0,01 = 3,28 кг,

де 10 – кількість FeO агломерату, зв’язаного в силікат (див. *¹⁴);

FeO_{МАГНЕТИТУ} = FeO_ш.м. – FeO_{СИЛІКАТУ} = 25,47 – 3,28 = 22,19 кг;

Fe₂O_{3 МАГНЕТИТУ} = FeO_{МАГНЕТИТУ}´ = 22,19´ = 49,32 кг;

Fe₂O_{3 ВІЛЬНА} = Fe₂O_{3 А} – Fe₂O_{3 МАГНЕТИТУ} = 106,15 – 49,32 = 56,83 кг,

де Fe₂O_{3 А} – кількість Fe₂O₃ в агломераті (див. п. 2.4.1);

FeO_ш = 0,200 кг (див. п. 1.19).

4.2.1.3. Теплові ефекти реакцій, взятих за основу для подальших розрахунків, наведені в таблиці:

4.2.1.4. Витрати тепла на дисоціацію оксидів заліза:

Q_{ДИС FenOm} = (FeO_{СИЛІКАТУ} – FeO_ш)´973,5 + (FeO_{МАГНЕТИТУ} + Fe₂O_{3 МАГНЕТИТУ})´1146,5 + + Fe₂O_{3 ВІЛЬНА}´1231 = (3,28 – 0,20)´973,5 + (22,19 + 49,32)´1146,5 + + 56,83´1231 = 154941,3 ккал (648708,4 кДж),

де 973,5; 1146,5 та 1231 – теплові ефекти утворення відповідних оксидів, ккал/кг (таблиця).

4.2.1.5. Витрати тепла на дисоціацію MnO (із силікату):

Q_{ДИС MnO} = [Mn]´(127 + 1758) = 0,593´1885 = 1117,4 ккал (4678,3 кДж),

де [Mn] – вміст марганцю в чавуні, % (п. 1.2.7); 127 та 1758 – див. таблицю.

4.2.1.6. Витрати тепла на дисоціацію кремнезему:

Q_{ДИС SiO2} = [Si]´7423 = 0,55´7423 = 4082,8 ккал (17093,7 кДж),

де [Si] – вміст кремнію в чавуні, % (вих. дані, табл. 2); 7423 – див. таблицю.

4.2.1.7. Витрати тепла на дисоціацію фосфорно-кальцієвої солі:

Q_{ДИС Ca3(PO4)2×P2O5} = [Р]´8540 = 0,1395´8540 = 1191,5 ккал (4988,7 кДж),

де [Р] – вміст фосфору в чавуні, % (п. 1.3.4); 8540 – див. таблицю.

4.2.1.8. Витрати тепла на переведення сірки в шлак:

Q_CaS = 1368´S_ш = 1368´0,850 = 1162,8 ккал (4868,5 кДж),

де 1368 – тепловий ефект (ккал/кгS) утворення сульфіду в реакції CaO + S = CaS + 0,5O₂; S_ш – кількість сірки, що переходить в шлак, кг (п. 1.15.3).

4.2.1.9. Загальні витрати тепла на дисоціацію оксидів та переведення сірки в шлак:

Q_{å ДИС} = Q_{ДИС FenOm} + Q_{ДИС MnO} + Q_{ДИС SiO2} + Q_{ДИС Ca3(PO4)2×P2O5} + Q_CaS =

= 154941,3 + 1117,4 + 4082,8 + 1191,5 + 1162,8 = 162495,8 ккал (680337,6 кДж).

4.2.2. Витрати тепла на розкладання карбонатів:

Q_КАРБ = ВАП´(966´CaO_вап´0,01´ + 594´MgO_вап´0,01´ ) =

= 2,26´(966´53,33´0,01´ + 594´1,3´0,01´ ) = 927,4 ккал (3883,0 кДж),

де ВАП – витрата вапняку, кг (п. 1.13.2); 966 і 594 – кількість тепла на 1 кг СО₂ при розкладанні CaCO₃ та MgCO₃ відповідно, ккал/кгСО₂; СаО_вап і MgO_вап – вміст відповідних оксидів у вапняку, % (таблиця 4); 44, 56 та 40 – молекулярні маси СО₂, СаО і MgO відповідно.

4.2.3. Витрата тепла на розкладання вологи дуття:

Q_Н2Од = 2581´V_Н2Од = 2581´1,08 = 2779,5 ккал (11637,3 кДж),

де V_Н2Од – кількість водяного пару в дутті, м³ (п. 4.1.3.2); 2581 – тепло дисоціації водяного пару дуття (Н₂О = Н₂ + 0,5 О₂ – 57810 ккал) на 1 м³ пари (57810/22,4 = 2581 ккал).

4.2.4. Витрата тепла на випаровування вологи шихти (t_ш = 100 °С).

4.2.4.1. Кількість вологи в шихті:

W_ш = W_К´К + W_вап´ВАП = 3,0´0,01´40,0 +2,0´0,01´2,26 = 1,245 кг,

де W_К і К – вміст вологи в коксі, % (табл. 3) та його витрата, кг (табл. 2); (п. 4.1.3.2); W_вап і ВАП – вміст вологи в вапняку, % (табл. 4) та його витрата, кг (п. 1.13.2).

4.2.4.2. Витрати тепла за цією статтею:

Q_Н2Ош­ = 640´W_ш = 640´1,245 = 796,9 ккал (3336,4 кДж),

де 640 = 100 + 540 – сума витрат теплоти на нагрів шихти до 100 °С та випаровування з неї вологи, ккал/кг Н₂О.

4.2.5. Втрати тепла з рідкими чавуном та шлаком:

- з чавуном: Q_ЧАВ = 100´270 = 27000 ккал (113043,6 кДж);

- зі шлаком: Q_ШЛ = 41,27´400 = 16507,4 ккал (69113,2 кДж),

де 270 і 400 – теплоємність чавуну та шлаку, ккал/кг; 41,27 – кількість шлаку (п. 1.20).

4.2.6. Втрати тепла з колошниковим газом, водяним паром і колошниковим пилом (t_кг = 300 °С).

4.2.6.1. Теплоємність при температурі 300 °С:

- газу – С_КГ = 0,333 ккал/м³×град (1,394 кДж);

- водяного пару – С_Н2О = 0,368 ккал/кг×град (1,541 кДж);

- пилу – С_КП = 0,2 ккал/кг×град (0,837 кДж).

4.2.6.2. Загальна кількість тепла, що втрачається за цією статтею:

Q_КГ = V_КГ´С_КГ´t_кг + W_ш´С_Н2О´(t_кг – 100) + (М_Н2О+КП – W_ш) ´С_КП´t_кг =

= 158,391´0,333´300 + 1,245´0,368´(300 – 100) + (6,96 – 1,245) ´0,2´300 =

= 16258,0 ккал (68069,2 кДж),

де V_КГ – кількість колошникового газу, м³ (п. 2.7); W_ш – кількість вологи в шихті, кг (п. 4.2.4.1); М_Н2О+КП – винос вологи та пилу шихтових матеріалів з колошниковим газом (п. 3.4).

4.2.7. Всього витрат тепла за статтями 4.2.1–4.2.6:

Q_åвит = Q_{å ДИС} + Q_КАРБ + Q_Н2Од + Q_Н2Ош­ + Q_ЧАВ + Q_ШЛ + Q_КГ =

= 162495,8 + 927,4 + 2779,5 + 796,9 + 27000 + 16507,4 + 16258,0 =

= 226765,2 ккал (949420,4 кДж).

4.2.8. Втрати тепла з водою для охолодження, з радіацією та конвекцією в зовнішній простір.

Коментар до розрахунку.

В цій статті обчислюється різниця між загальним приходом тепла Q_åприх (п. 4.1.5) та його загальними витратами Q_åвит (п. 4.2.7), яка в повному обсязі відноситься на втрати тепла з водою для охолодження, з радіацією та конвекцією в зовнішній простір, точне обчислення яких є вкрай складним (і недоцільним в даній роботі). В цю різницю входить і т.з. нев’язка теплового балансу (невідома за абсолютним значенням). Через такий підхід тепловий баланс за прийнятою розрахунковою схемою буде завжди «безпомилковим». Тим не менше, загальні цифри приходу та витрат тепла повинні відповідати даним з практики роботи доменних печей, за якими величина втрат тепла разом з нев’язкою повинна складати для переробного чавуну 4-12%, для ливарного – 8-15%.

Величина втрат тепла за статтею:

DQ = Q_åприх - Q_åвит = 252775,4 - 226765,2 = 26010,22 ккал (108899,6 кДж).

*[2] - в розрахунку умовно прийнято, що в золі коксу %Fe = %FeO (п. 4.2.1.1). Крім того, прийнято, що в золі коксу все FeO зв’язане в силікат заліза, а а агломераті – лише 10% (стосується п. 4.2.1.2).