Глава 18. Методика расчета материального и теплового баланса газификации угля в шлаковом расплаве

Для определения технологических режимов процесса важнейшим инструментом является методика расчета материального и теплового балансов.

Особенностью методики является предварительный расчет балан­са отдельно для шлаковой ванны и зоны дожигания, расположенной над ней [1]

Дожигание газов над ванной производится для компенсации дефи­цита тепла в ней при использовании низкокалорийных углей или при использовании в качестве газифицирующих агентов воды или доба­вок, содержащих оксиды железа.

Методика расчета реализована в виде математической модели.

В уравнениях разработанной математической модели учитывают­ся возможность различной степени окисления углерода в ванне до СО и С02 кислородом дутья, подаваемого на нижние фурмы; взаимодей­ствие углерода с диоксидом углерода летучих и карбонатов шихтовых материалов в шлаковой ванне, расхода углерода на взаимодействие с кислородом дутья, подаваемого на верхние фурмы, расход кисло­рода для окисления серы шихтовых материалов, расчет температуры отходящих газов; возможность подачи воды (пара и капельной вла­ги) вместе с дутьем на нижние фурмы. Предусмотрена возможность проведения расчетов при нагреве дутья и шихтовых материалов При расчете степени дожигания газа учитывается возможность подсоса воздуха в реактор. Теплоемкости всех элементов и соединений и те­пловые эффекты реакций рассчитываются для реальной температуры (а не при температуре 298 К). Раздельно рассчитываются тепловые потери через охлаждаемые элементы расположенные выше и ниже уровня расплава. Рассчитываются затраты тепла на сублимацию (воз­гон) восстановленных элементов и тепловыделение при их окислении кислородом верхних фурм. Есть возможность расчета величины пы­левыноса и состава пыли.

Химический состав металла и шлака может рассчитываться как на основе заданных коэффициентов распределения элементов между фа­зами, так и на основе данных термодинамического равновесия между металлом и шлаком

Приведенная ниже методика расчета является развитием методик применявшихся ранее [2, 3].

Основное ее содержание изложено в [4].

Последовательность расчета материального и теплового баланса процесса представлена на рис. 18.1.