Топлогенерация


Категория на документа: Други


Топлогенерация в резултат на окислителни процеси

1. Топлогенерация в резултат на изгаряне на примеси в течния метал
Както е известно, производството на стомана от чугун e свързано с отстраняване на следните примес от него: въглерод, силиций, манган, сяра, фосфор. Отстраняването на примесите от разтопения метал се провежда чрез тяхното окисляване с помощта на кислород, който се въвежда в металната вана. Реакциите на окисляване на примесите протичат с положителен топлинен ефект. Топлината, отделяща се при окисляване на примесите, играе много важна роля в процеса на производството на стомана. Това особено се отнася за въглерода, който се съдържа в най- голямо количество. Производството на стомана от чугун се осъществява основно в два типа агрегати- мартенови пещи и конвертори. В мартеновите пещи, който работят с използване на гориво, топлината, отделяща се при окисляването на примесите в метала (главно на въглерода), оказва макар и забележимо, но все пак подчинено влияние върху топлинната работа на стоманодобивната вана и на пещта като цяло. В конверторите топлината, отделяща се при окисляване на примесите в чугуна, представлява единствен източник на топлина, чието количество и оползотворяване почти напълно определят характера на топлинната работа на стоманодобивния агрегат. Това налага точен анализ на топлинните характеристики на реакциите на окисляване на примесите в течния чугун. Ще разгледаме като пример въглерода, чието окисляване, както бе посочено по- горе, играе важна роля. Установено е, че в стоманодобивната вана, въглеродът се окислява главно до CO, който може да се доокисли извън ваната.
Реакцията на окисляване на въглерода 2C+O2=2CO+QCO протича с положителен топлинен ефект QCO , но това не означава, че цялото количество топлина може да се използва за технологичния процес. Работата се състои и това, че въглеродът в стопения чугун е с температурата на чугуна, докато кислородът, подаван в стоманодобивната вана, ще има температура различаваща се съществено от тази на чугуна, и съответно ще трябва да бъде нагрят до неговата температура. Ето защо количеството топлина, което може да бъде оползотворено в стоманодобивната вана при окисляване на въглерода, ще бъде равно на разликата между топлинния ефект на реакцията на окисляване на въглерода до CO и количеството топлина,изразходвано за нагряване на окислителя до температурата на разтопената вана. Тази разлика представлява фактически топлинният баланс на реакцията на окисляване на въглерода или на произволен друг елемент. Тя може да има както положителна, така и отрицателна стойност и показва наличието на излишък или на недостиг на топлина, получавана при различните реакции на окисляване на примесите, която може да окаже влияние върху изменението на енталпията в стоманодобивната вана. Тази величина, представляваща резултат от топлинния баланс на окисляване и на ошлаковане (отстраняване) на примесите (Si, Mn, S, P), съдържащи се в стопения метал, е наречена от М. А. Глинков топлинен еквивалент на примеса, изчисляван в KJ/kg примес.
В съответствие с технологията на стоманодобивния процес кислородът в разтопения метал може да постъпва от следните източници:
- От атмосферата на пещта с температура 15000С (мартеновите пеши);
- От кислорода с температура 200С, с който се продухва ваната (кислородни конвертори, мартенови пещи с подаване на кислород във ваната);
- От въздуха с температура 200С, с който се продухва ваната (конвертори с подаване на въздух във ваната);
- От желязната руда (Fe3O4), подавана в стоманодобивната вана за интензифициране на окислителните процеси.
Тези четири източника на кислород за окисляване както на въглерода, така и на другите примеси водят до различни стойности на топлинните еквиваленти, които са в основата на изчисляването на топлинния баланс на стоманодобивната вана (табл.1).ю

Таблица 1.
Топлинни еквиваленти на основните примеси (данни за основния стоманодобивен процес)

Елемент
Топлинни еквиваленти, kJ/kg примес при следните окислители:
Съединение, взето предвид при изчисленията

кислород при
въздух при 250С
Fe3O4 при


15000С
200С

7000С
250С

C
8 970
6 970
-607
-14 300
-1 700
95% CO 5% CO2
Si
39 700
37 000
29 000
18 650
16 060
CaSiO4 (CaO при 7000С)
Mn
7 880
7 420
57 600
7 400
2 450
MnO



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Топлогенерация 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.