Тепло шлака выражается величиной:

3.2.3.3 Тепло газов

Для упрощения расчета примем теплоемкость газообразных продуктов равной теплоемкости монооксида углерода - основной составляющей газовой фазы.

Теплосодержание монооксида углерода при различных температурах приведено в приложении В.

Примем температуру отходящих газов 1000 К, тогда

3.2.2.4 Тепло колошниковой пыли

Энтальпия пыли (таблица 6 и приложение Б) равна:

3.2.2.5 Тепло эндотермических реакций

Результаты расчета теплового эффекта реакций диссоциации оксидов, содержащихся в компонентах шихты, приведены в таблице 18 (в расчете использовались данные таблиц 11, 14 и приложения А [2]).

Таблица 18 - Тепловой эффект эндотермических реакций

3.2.3.6 Потери тепла через футеровку

Тепловой поток, идущий из печи через футеровку нагревает кожух и днище печи.

Теплоотдача с поверхности кожуха в окружающую среду осуществляется конвекцией и излучением и зависит от температуры теплоотдающих поверхностей и воздуха

(4)

где - время, ч (принимаем = 1 ч);

F_кож - поверхность кожуха, м³;

_о - коэффициент теплоотдачи конвекцией

[2,7];

_к - степень черноты для металлической поверхности, равная 0,7;

С_о - коэффициент лучеиспускания для абсолютно черного тела

(С_о = 20,58 кДж/м²чК);

Т_к, Т_атм - температура кожуха печи и воздуха, соответственно, (Т_к = 423 К; Т_атм = 273 К);

К - коэффициент, учитывающий скорость движения воздуха при принудительном обдуве, равный

- скорость движения воздуха, м/с.

При отсутствии принудительного обдува = 0 и К = 1.

Принимаем для выплавки ферросилиция марки ФС 70 рудовосстановительную печь, мощностью 63 МВА.

По литературным данным принимаем диаметр кожуха печи

D_к = 14 м, высота Н = 6 м.

Величину поверхности кожуха F_кож рассчитываем по уравнению

Тогда

Величину поверхности днища рассчитываем по уравнению

Принимаем Т_дн = 453 К. Нужно учесть, что

Тогда

Количество тепла, теряемое всей поверхностью печи за 1 час работы, равно

q_то = 2279,21+1392,8=3672,01 МДж

Необходимо q_то пересчитать на 100 кг кварцита.

Суточная производительность печи для выплавки ФС 70 рассчитывается по формуле:

(5)

где К₁ - коэффициент загрузки трансформатора по мощности, К₁ = 0,96;

К₂ - коэффициент использования трансформатора по времени,

К₂ = 0,98;

К₃ - коэффициент, учитывающий неравномерность напряжения в сети, К₃ = 0,99;

сos - коэффициент мощности, сos = 0,92;

W_уд - удельный расход электроэнергии, кВтч/т, W = 7610 кВтч/т;

S_тр-ра - мощность трансформатора, МВА, S_тр-ра = 63 МВА.

Тогда

За 1 час на печи выплавляется ФС 70:

Для этого количества сплава потребуется кварцита:

7,11610,75 = 11436,325 кг.

Пересчитаем потери тепла поверхностью печи на 100 кг кварцита:

3.2.2.7 Потери тепла с охлаждающей водой

По практическим данным расход воды для охлаждения конструктивных элементов, в расчете на 1 МВА установленной мощности, составляет обычно величину:

для закрытых печей - 6,0 - 6,8 м³/ч;

Принимаем для расчета m = 6,6 м³/ч.

Перепад температур между выходом и входом системы охлаждения печи составляет обычно 10 - 20^о.

Для РКЗ-63 (S_тр-ра = 63 МВА) расход воды составляет:

Потери тепла с охлаждающей водой в пересчете на 100 кг кварцита составят:

где Т - перепад температур, Т = 15;

С_в - теплоемкость воды, кДж/кгК, С_в = 4,18 кДж/кгК;

- потребление кварцита в течение 1 часа.

Итого расход тепла составит:

3.2.2.8 Расчет удельного расхода электроэнергии

Разница между расходом и приходом тепла покрывается электроэнергией

Необходимо учесть электрические потери, которые всегда имеют место. Электрический к. п. д. современных рудовосстановительных печей составляет в среднем 0,87. Тогда

Потери энергии в короткой сети составляют:

Расход электроэнергии на 1 т сплава ферросилиция марки ФС 70 составляет (1 кВтч = 3,6 МДж):

3.2.2.9 Сводная таблица теплового баланса

Результаты расчета теплового баланса приведены в таблице 19.

Таблица 19 - Результаты расчета теплового баланса

Список использованной литературы

1. Оформление расчетно-пояснительной записки и графической части дипломных и курсовых проектов (работ): Методические указания / И.Д. Рожихина. - Новокузнецк: СибГИУ, 2001. - 48 с.

2. Рожихина И.Д. Теория и технология производства ферросплавов: учебное пособие. В 2х ч. Ч1/И.Д. Рожихина, О.И. Нохрина; СибГИУ. - Новокузнецк, 2006. - 258с.

3. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. / Н.В. Толстогузов. - М.: Металлургия, 1992. - 238с.

4. Рысс М.А. Производство ферросплавов. / М.А. Рысс - 2-е изд. перераб. и доп. - М,: Металлургия, 1985. - 540с.

5. Кубашевский О. Металлургическая термохимия: Пер. с англ. / Под ред. Л.А. Шварцмана/ О. Кубашевский, С.Б. Олкокк. - М.: Металлургия, 1982. - 392с.

6. Емлин Б.И. Справочник по металлургическим процессам. / И.Б. Емлин, М.И. Гассик - М.: Металлургия, 1978.

7. Нохрина О.И. Расчет шихты для выплавки ферросплавов: учеб. пособие/ О.И. Нохрина, И.Д. Рожихина, Ю.Е. Романенко; СибГИУ. - Новокузнецк, 2007. - 252с.