DE1929549A1 - Method for operating a zinc-lead shaft furnace - Google Patents
Method for operating a zinc-lead shaft furnaceInfo
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Description
"wt-Λπνν DInI.»ro Kerl·A"wt-Λπνν DInI.» ro guy · A
Wi/Wi /
München-PullachjH . JuniMunich-PullachjH. June
BREVETS METALLURGIQUES, S.A.,BREVETS METALLURGIQUES, S.A.,
Boulevard des Perolles 4-, Fribourg, SchweizBoulevard des Perolles 4-, Friborg, Switzerland
Verfahren zum Betrieb eines Zink/Blei-SchachtofensProcedure for operating a zinc / lead shaft furnace
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Wi kungsgrades eines Zink/Blei-Schaohtofens, der mit kohlenhalti-jgem Brennstoff und einem Zinkoxyd und Blexoxyd enthaltenden Sinter beschickt wird, und in den ein vorgewärmtes sauerstoff-■ haltiges Gas durch Windformen in der Nähe des Ofertbodens eingeblasen wird, während unterhalb der Windformen flüssiges. BIe:. und Schlacke für gewöhnlich periodisch, doch gelegentlich auc kontinuierlich abgezogen werden. Das Zinkoxyd der Charge wird vorwiegend zu Zinkdampf reduziert, welcher zusammen, mit den zumeist aus Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Stickstoff bestehenden Abgasen durch eine Abzugsöffnung bzw. mehrere solcher öffnungen oberhalb der Chargenoberfläche abgezogen und einem oder mehreren. Kondensatoren zugeführt wird, um hier durch Besprühung mit geschmolzenem Blei kondensiert zu werden.The invention relates to a method for improving the Wi efficiency of a zinc / lead Schaohtofens, which with kohlenhalti-jgem Fuel and a zinc oxide and Blexoxyd containing sinter is charged, and in which a preheated oxygen ■ Containing gas is blown in by tuyeres near the furnace base becomes fluid while below the wind forms. BIe :. and slag usually periodically, but also occasionally continuously withdrawn. The zinc oxide of the batch is mainly reduced to zinc vapor, which together with the mostly consisting of carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen Exhaust gases are drawn off through an exhaust opening or several such openings above the charge surface and one or more. Condensers is fed to here by spraying to be condensed with molten lead.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades sieht eine Kontrolle der relativen Mengen und Temperaturen des Ofendurchsatzes und der eingeleiteten Verbrennungsluft vor sowie eine Auswertung der Kontrollmessungen und der jeweiligen Ofenleistungen unter Zugrundelegung einer für die wichtigen physikalisch-chemischen Grundfaktaren maßgebenden Norm«, Wenn auch die vollständige Erfassung und Erklärung alle sich in dem Ofen, abspielenden chemischen Reaktionen überaus schwierig ist, so hat sich doch aus den der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen ergeben, welche dieser Reaktionen als wichtig anzusehen sind und worin ihre Besonderheiten liegen. Auf Grund dieser Erkenntnisse ist eine Korm entwickelt worden, welche für die Ofenleistung maßgebend ist und in eineThe inventive method for improving the efficiency provides for a control of the relative quantities and temperatures of the furnace throughput and the introduced combustion air as well as an evaluation of the control measurements and the respective furnace outputs based on one for the important physical and chemical basic factors Norm «, albeit the full coverage and explanation of all The chemical reactions taking place in the furnace are extremely difficult, but those on which the invention is based has emerged Investigations show which of these reactions are to be regarded as important and what their special features are. A Korm has been developed on the basis of this knowledge which is decisive for the furnace performance and into a
009817/1250009817/1250
für den Betrieb eines programmgesteuerten Rechenautomaten (Computer) geeignete mathematische Form gebracht werden kann.for the operation of a program-controlled computer (Computer) suitable mathematical form can be brought.
Innerhalb des Ofens spielen sich folgende wichtige Reaktionen ab:The following important reactions take place inside the furnace:
Zunächst entsteht durch die Verbrennung des Kokses an den . Windformen vorwiegend Kohlenmonoxyd und etwas Kohlendioxyd, und zwar auf Grund folgender exothermen Reaktionen:First of all, it arises from the burning of the coke on the. Wind forms mainly carbon monoxide and some carbon dioxide, due to the following exothermic reactions:
G + 1/2 O2 - GO (A)G + 1/2 O 2 - GO (A)
CO + 1/2 O2 = CO2 (3)CO + 1/2 O 2 = CO 2 (3)
Bin Teil des gebildeten Kohlenmonoxyds reduziert das Zinkoxyd zu Zinkdampf gemäß der endothermen Reaktion: ZnO + CO = Zn + CO2 (C)Part of the carbon monoxide formed reduces the zinc oxide to zinc vapor according to the endothermic reaction: ZnO + CO = Zn + CO 2 (C)
In einem etwas höheren Ofenniveau reagiert das aus den Reaktijnen (E) und (C) stammende Kohlendioxyd mit dem Kohlenstoff des Kokses unter Bildung von Kohlenmonoxyd, und zwar gemäß der endothermen Reaktion:In a slightly higher furnace level, the carbon dioxide from reactions (E) and (C) reacts with the carbon of the coke with the formation of carbon monoxide, according to the endothermic reaction:
C + CO2 - 2 CO (D)C + CO 2 - 2 CO (D)
Zum Teil in der Zone, in der sich die Reaktion (D) abspielt, vorwiegend jedoch in der oberen Ofenzone, in welcher der Sinter — normal er v/ei se kalt, sofern er von einer Vorratsstelle kommt, gelegentlich jedoch mit höherer Temperatur, wem er unmittelbar aus der Sinteranlage zugeführt wird - und der - meist mit einer Temperatur von etwa 800 0C in den Ofen eintretende - Koks durch die aufsteigenden Gase erhitzt wer-, den, schlägt sich auf der Oberfläche der sich abwärts bewegenjden Charge etwas Zinkoxyd aus der exothermen Umkehrreaktion (D) nieder:Partly in the zone in which reaction (D) takes place, but mainly in the upper furnace zone, in which the sinter - normally it is cold if it comes from a storage point, but occasionally at a higher temperature, to whom it is supplied directly from the sintering plant - and - usually occurring with a temperature of about 800 0 C in the oven - coke by the rising gases heated advertising, the, reflected on the surface of the downwardly bewegenjden batch little zinc oxide from the exothermic reverse reaction (D) down:
Zn + GO2 - ZnO + CO (E)Zn + GO 2 - ZnO + CO (E)
Ebenfalls in der oberen Ofenzone wird Bieioxyd durch Kohlenmonoxyd reduziert:In the upper furnace zone, too, the hydrogen oxide is converted into carbon monoxide reduced:
PbO + CO « Pb + GO2 PbO + CO «Pb + GO 2
009817/12S0009817 / 12S0
BAD 0RK3INALBATHROOM 0RK3INAL
Die physikalisch-chemische Grundnorm geht davon aus, daß dei Ofenbetrieb vor allem abhängig ist von dem Wärme- und Hassenpotential sowie von der Geschwindigkeit, mit der die Reaktior D abläuft· Die anderen Reaktionen β, E und F verlaufen so schnellt daß sie im wesentlichen nach dem Massendurchsatz beurteilt werden können· Hieraus ergibt sich im Ofen eine Aus— gleichzone, in welcher das Gas und die ^Feststoffe die gleich« Temperatur haben, so daß zwischen Gas und Feststoffen bezüglich der Reaktionen 0 und E ein chemisches Gleichgewicht besteht· The physico-chemical basic standard assumes that dei furnace operation is primarily dependent · The other reactions β from the heat and Hass potential and the speed with which the Reaktior D expires, E and F as rapid t to be substantially can be judged according to the mass throughput · This results in an equilibrium zone in the furnace in which the gas and the solids have the same temperature, so that there is a chemical equilibrium between the gas and the solids with regard to the reactions 0 and E.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Zink/Blei-Schachtofens besteht in der kontinuierlichen Überwachung der Werte fürThe inventive method for operating a zinc / lead shaft furnace consists in the continuous monitoring of the values for
a) das Zink/Kohl ens to ff «-Verhältnis in der Charge,a) the zinc / carbon ens to ff «ratio in the batch,
b) die Vorwärmtemperatur der Verbrennungsluft,b) the preheating temperature of the combustion air,
o) das Verhältnis der Schlackenbildner zum Kohlenstoff in der Charge,o) the ratio of slag formers to carbon in the batch,
derthe
d) die Zusammensetzung/aus dem Ofen austretenden Gase,d) the composition / gases emerging from the furnace,
e) den Zinkgehalt der Schlacke unde) the zinc content of the slag and
f) die Temperatur der aus dem Ofen austretenden flüssigen Schlackef) the temperature of the liquid exiting the furnace slag
und in der Einstellung des Zink/KoUelistoff-Yerhältnisses in der Charge und der Vorwärmtemperatur der Verbrennungsluft; auf eine maximale Zinkausscheidung auf Grund der Beziehung:and in the setting of the zinc / carbon material ratio in the charge and the preheating temperature of the combustion air; to a maximum zinc excretion due to the relationship:
υ ^υ ^
Κ« (ao Κ «(a o
D)D)
worin Rz - Zinkausscheidung,where R z - zinc precipitation,
V - eine Konstante,V - a constant,
S2 » Gewichts verhältnis der Schlackenbildner zum SinkS 2 »Weight ratio of the slag formers to the sink
in der Charge.
τ, 1 1
* " TT * "ZinkAohlenstoff-Verhältnis in der Charge,in the batch.
τ, 1 1
* "TT *" zinc / carbon ratio in the batch,
009817/1250009817/1250
BAD ORIGINAL.BATH ORIGINAL.
E1 E 1
ρ +ρ +
« eine Konstante,
Λ a die Zahl der verbrannten Kohlenstoffmole je«A constant,
Λ a the number of moles of carbon burned each
Sauerstoffatom der Verbrennungsluft,
t die Vorwärmtemperatur der Verbrennungsluft,
• bj- und ap. — ar ■ mehrgliedrige Größen sind·Oxygen atom of the combustion air,
t the preheating temperature of the combustion air,
• bj- and ap. - a r ■ multiples are ·
Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich, aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:Further details of the invention emerge from the following Description based on the drawing. In this show:
Pig«1 einen schematischen Längsschnitt durch einen der Erfindung zugrunde liegenden Schachtofen;Pig «1 shows a schematic longitudinal section through one of the invention underlying shaft furnace;
Pig, 2 einen Compute r-Abl aufpl an undPig, 2 a Compute r-Abl aufpl on and
Pig·3 ein Rechenprogramm für den Computer.Pig · 3 a calculation program for the computer.
Mit Hilfe de ^aufzustellenden mathematischen Gleichungen soll
eine Ausgangsbasis zur Vorausbestimmung der sich aus Änderungen der Betriebsbedingungen ergebenden Wirkung auf die Zinkäuswcheidung
geschaffen werden, wobei die zunächst statische
Ausgangsbasis anschließend dem dynamischen Verhalten der Anlage angepaßt wird. With the help of the mathematical equations to be established
a starting point for the predetermination of the effect on zinc separation resulting from changes in the operating conditions, the initially static
The starting point is then adapted to the dynamic behavior of the system.
Die Ofenleistung wird bestimmt aus jeweils zwei der folgenden Faktoren:The furnace performance is determined from two of the following Factors:
a) der Menge des dem Ofen zugeführten Zinks,a) the amount of zinc fed into the furnace,
b) der Menge der aus dem Ofen austretenden Zinkdämpfe undb) the amount of zinc fumes released from the furnace and
c) der Menge des mit der Schlacke austretenden Zinks»c) the amount of zinc escaping with the slag »
Diese Paktoren werden als geschmolzenes Zink berechnet« Die
Menge des gleichzeitig durch den Ofen gehenden Bleies hat nur einen geringen Einfluß auf die Arbeitsweise des Ofens als
Zinkschmelzer. ITormalerweise beträgt sie zwischen. 1/3 und 1/2
des in den Ofen eintretenden Zinkgewichtes·These factors are calculated as molten zinc «The
The amount of lead going through the furnace at the same time has little effect on the way the furnace works
Zinc smelter. ITUsually it is between. 1/3 and 1/2 of the weight of zinc entering the furnace
OO 9 817/1250OO 9 817/1250
BADBATH
Von den drei vorgenannten Faktoren ist die Menge der austretenden Zinkdäinpfe innerhalb eines kurz&sn Seitintervall es . überaus schwer zu bestimmen, Aus diesem Grunde wird die Zink— ausbeute aus dem Zinkeinsatz und dem Zinkverlust berechnet»Of the three aforementioned factors, the amount of zinc vapors escaping is within a short range. extremely difficult to determine, for this reason the zinc- yield calculated from the zinc input and the zinc loss »
Berechnung der statischen AusgangsbasisCalculation of the static starting point
Die Arbeitsweise des Zink-Schachtofens ist grundsätzlich abhängig von den thermo dynamisch en Voraussetzungen auf Grund de, Wärmeflusses und Massendurchsatzes sowie der Reaktionsgeschwindigkeit für die eingangs unter D wiedergegebene Reaktion 0 + GO2 a 2 GO. Die übrigen Reaktionen verlaufen blitzschnell. Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß sich über einen beträchtlichen Ofeübereich, nämlich in der Zone II der It'lg.1, Gase und Peststoffe in einem thermischen und chemifolien Gleichgewicht befinden«The functioning of the zinc shaft furnace is fundamentally dependent on the thermodynamic requirements due to the heat flow and mass throughput as well as the reaction speed for the reaction 0 + GO2 a 2 GO given at the beginning under D. The other reactions are lightning fast. It has already been pointed out that over a considerable furnace area, namely in Zone II of It'lg.1, gases and pesticides are in thermal and chemical equilibrium «
Das chemische Gleichgewicht' für die Ziftnkreduktion wird ausgedrückt durch [P4GO2J[P. ZnJThe chemical equilibrium for the pin reduction is expressed by [P 4 GO 2 J [P. ZnJ
[P.GO] aZnOc [P.GO] aZnO c
worin P sich auf die betreffenden Partialdrücke bezieht und K eine iunktion der Temperatur Ist©where P refers to the relevant partial pressures and There is no function of the temperature
Der I'akbor des festen Zinkojcyds (aZnO ) wird als Bins angesetsThe I'akbor of the solid zinc oyster (aZnO) is set as a bin
In der Aus gleiche) zone II geht die endotherme Reaktion awischer dem Kohlenstoff und Kohlendioxyd vor sich (Reaktion D), und dao G-Leichgewicht wird erhalten durch die schnelle Oxydation, des Zink** durch Kohlendioxid, wobei es sich um eine exotherme Reale tion handelt β Oberhalb der Ausgleichs zone wird eile Gh arge auf die Au. j gleich temper atui* vorgewärmt, und. swar durch die icoiübiniorhu G qs ab kühlung und Zinkrücköxyrlation,. .wobei -.las an« toilliya Verhältnis beider Vorgänge von den relativen Werben für d'3u. Wärme-· und Stoff austausch abhängig iab, Diese Vorwärm-In the same) zone II the endothermic reaction between the carbon and carbon dioxide takes place (reaction D), and the G light weight is obtained by the rapid oxidation, of the zinc ** by carbon dioxide, which is an exothermic reaction trades β Above the compensation zone, there is a hurry on the floodplain. j preheated equal temper atui *, and. swar by the icoiübiniorhu G qs cooling and zinc return xyrlation ,. .wherein -.las an «toilliya ratio of the two processes of the relative advertisements for d'3u. Heat and material exchange dependent on iab, this preheating
009817/12SO009817/12 SO
BAD ORIGINAL BATH ORIGINAL
zone ist in Ilg»1 als Zone I veranschaulicht, Bs wird davon ausgegangen, daß für das Verhältnis zwischen dem Wärme- und Btoffaustausch die Ghiltoii-.CQlburn»Analogtechnik maßgebend ist, und daß die strahlende vVäriae unberücksichtigt bleiben kann» Da die Chargenworwäraiung z»T, mi. t einer Gasabkühlung verbunden ist, verläßt das Gas die Charge in einem ungleich-. mäßigen Zustand, und es wird daher zwecks Verhütung einer stärkeren Abscheidung von Zinkoxyd in den Gasabzügen durch Lufbzusatz oberhalb der Charge zufolge der hierbei vor sich gehenden exothermen Eeaktion des Luftsauerstoffes mit Kohlenmonoxyd aufgeheizt,zone is illustrated in Ilg »1 as Zone I, Bs becomes of it it was assumed that the Ghiltoii-CQlburn analog technique is decisive for the relationship between the exchange of heat and hydrogen is, and that the radiant variae are not taken into account can »Since the batch prewarwäraiung z» T, mi. t a gas cooling is connected, the gas leaves the batch in a non-uniform manner. moderate condition, and it is therefore in order to prevent a greater deposition of zinc oxide in the gas vents The addition of air above the batch results in this in front of you exothermic reaction of atmospheric oxygen with carbon monoxide heated up,
Es erscheint zweckmäßig, die Ausgleichszone II und die darübejr liegende Vorwärmzone I gesondert zu be brachten,It seems appropriate to equilibrate zone II and the one above it lying preheating zone I to be brought separately,
a) Die Ausgleichs- und Schmelzzone
"C^ II und III gemäß EIg.'T)a) The equalization and melting zone
"C ^ II and III according to EIg.'T)
Die Eingangsgrößen dieser Zone sind ■ ~- :■■;■- The input variables of this zone are ■ ~ -: ■■; ■ -
1» die Luftvorwarmtemperatur T und ■1 »the air preheating temperature T and ■
IrIr
2« die Ghargenausgleichstemperatur T , während2 «the batch temperature T, while
die Ausgangsgrößen ■-■:■■■.--■the output variables ■ - ■: ■■■ .-- ■
1» die Gasauagleichstemperatur T und 2» die Schlacken tempera tür T , sind»1 »the gas equilibrium temperature T and 2 »the slag tempera door T, are»
Wird die Zone als "Liinkelsbrahlk immer" be brachtet, so'kann die Gesamtreaktion in der Zone ausgedrückt werden durch; Mi2 + (1+P)C + 1/2 Op + zZ-iiO - zZn. *-(a-p) GQ? +(1+2p-z)CJ0 + E Hiurln i.-jt ζ die Ivfolzahi gea-.hmoIkonen Zinkes Je Sauerstoffatom der Verbrennungsluft j (ρ ι- 1) die Llolaahl verbrannten Kohlenstoffs ,je Sauerstoffatom der Verbrennungsluft und R der ilevt djr inerten Bestandteile gagenüber dem Sauerstoff der Varbrennungslaft, also der Luftwert, dex* in den folgenden Berechnungen mit 1,38*1 an^eaetat wird» Bei einem KillfalctorIf the zone is always referred to as "Liinkelsbrahlk", the overall reaction in the zone can be expressed by; Mi 2 + (1 + P) C + 1/2 Op + zZ-iiO - zZn. * - (ap) GQ ? + (1 + 2p-z) CJ0 + E Hiurln i.-jt ζ the Ivfolzahi gea-.hmoIkonen zinc per oxygen atom of the combustion air j (ρ ι- 1) the number of burned carbon, per oxygen atom of the combustion air and R the ilevt djr inert Components are above the oxygen in the combustion air, that is, the air value, dex * in the following calculations with 1.38 * 1 an ^ acetate becomes »In a killfalctor
009817/12S0009817 / 12S0
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
von Eins für das Zinkoxyd wird der Gleichgewichtszustand "bestimmt durch:the equilibrium state is determined by one for the zinc oxide by:
K- [z(z-p)]/ [(1+2p-z) (2.881+p+z)] , (1)K- [z (z-p)] / [(1 + 2p-z) (2,881 + p + z)], (1)
worin K die die Gleichgewichtskonstaite ist, "bezogen auf die Gleichgewichtstemperatur T gemäß der Gleichung:where K is the equilibrium constants, "based on the Equilibrium temperature T according to the equation:
HTk 1nK - -47,34-5 + \ (£1.23 - 2«92 1nO?k) (2)HT k 1nK - -47.34-5 + \ (£ 1.23 - 2 «92 1nO? K ) (2)
mit T, « T + 273.3.
is. β with T, «T + 273.3.
is. β
Die Gleichung 2 enthält den Wert der freien Energie bei der .Temperatur T^. für die Reaktion ZnO + GO -+■ Zn + CO2.Equation 2 contains the value of the free energy at the .Temperature T ^. for the reaction ZnO + GO - + ■ Zn + CO 2 .
Aus der Vfärmebilanz über die ganze Zone kann eine weitere Gleichung gebildet werden« Setzt man die Reaktionswärmen bei der Temperatur T «±ä, ferner die Eigenwärmen zum Erhitzen der Verbrennungsluft von der Temperatur T auf T und der festen Schlacke von der Temperatur T" auf T- sowie die latente Wärme zum Schmelzen der Schlacke ein, so ergibt sich folgende Gleichung!A further Equation can be formed «Add the heats of reaction the temperature T «± ä, furthermore the intrinsic warmth for heating the combustion air from temperature T to T and the solid slag from the temperature T "to T- as well as the latent heat for melting the slag, it results following equation!
z(4-2,110+10.17Te-i3.02TBl) - 21. 750+1. 37Te-p(42,370-2z (4-2.110 + 10.17Te-i3.02T Bl ) - 21. 750 + 1. 37T e -p (42,370-2
2607Te+126.4)-2607T e +126.4) -
sle fll esle fl e
-(Te-Tp) (16.75 + O»OO121) (T6 + Tp)), (3)- (T e -T p ) (16.75 + O »OO121) (T 6 + T p )), (3)
worin Z die Zahl der Zinkoxydmoleküle, die je Sauerstoffatom der Verbrennungsluft in die Ausgleichszone eintreten, und S das Gewicht 'der Schlackenstoffe (in kg), die je kg atomaren Sauerstoffs der Verbrennungsluft in die Ausgleichszone eintreten, bedeuten.where Z is the number of zinc oxide molecules per oxygen atom of the combustion air enter the equalization zone, and S the weight 'of the waste products (in kg), which per kg atomic Oxygen of the combustion air enter the equalization zone, mean.
In dieser Gleichung ist ein Wärmeverlust von 4 kcal je 0,454 kg Sauerstoff der Verbrennungsluft angesetzt worden.In this equation there is a heat loss of 4 kcal per 0.454 kg of oxygen has been added to the combustion air.
Die Gleichungen 1» 2 und 3 können zur Errechnung von ζ und T dienen, sofern die Werte von Z, S. p, T und T. bekannt sind. Diese Berechnung wurde mittels eines Elliot-503-0ompu-The equations 1 »2 and 3 can be used to calculate ζ and T are used if the values of Z, S. p, T and T. are known are. This calculation was carried out using an Elliot-503-0ompu-
■ te rs■ te rs
009817/1250009817/1250
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
ters durchgeführt, dessen Beohenprogramm in Fig·2 dargestellt ist.ters, the program of which is shown in FIG. 2 is.
Zur Errechnung des neuen Wertes für TQ wird die Gleichung 2
umgewandelt in:To calculate the new value for T Q , equation 2
converted into:
Te(Neu) - 47,345 / [51.23-Elnk - 2.92 ln(Te(alt)+273.3)] (4)
Is handelt sich hier um eine schnell konvergierende Berechnung, für die eine vierfache Wiederholung in jedem Falle ausreichte· Wird das Verfahren umgekehrt, d.h. werden die Gleichung
3 zur Berechnung von T0 und die Gleichungen 1 und 2 zur
Berechnung von % benutzt, so ergibt sich eine divergierende
Berechnung» Der Wert für T liegt zwischen 950 und 1150 0C um
hängt vorwiegend von den T- und p-Wert en ab.T e (New) - 47.345 / [51.23-Elnk - 2.92 ln (T e (old) +273.3)] (4) Is is a fast converging calculation, for which a fourfold repetition is sufficient in any case · Will that Procedure reversed, ie if equation 3 is used to calculate T 0 and equations 1 and 2 are used to calculate % , the result is a diverging one
Calculation »The value for T lies between 950 and 1150 0 C um mainly depends on the T and p values.
b) Die Ohargen-Vorwärmzone b) The Ohargen preheating zone
Für diese Zone gelten folgende Gleichungen!The following equations apply to this zone!
dl /dx - -h(T -T) (5)dl / dx - -h (T -T) (5)
dp1/dx - -hDi In [(1-P1) / (1-P1)] (6)dp 1 / dx - -hDi In [(1-P 1 ) / (1-P 1 )] (6)
He(dTs/dx) - Hg(dTg/dx) + Ht dy/dx (7)He (dT s / dx) - Hg (dT g / dx) + H t dy / dx (7)
P1 . (».y) / (2.881 + ρ + ζ - y) . (8)P 1 . (».Y) / (2,881 + ρ + ζ - y). (8th)
P2 - (1+2p-z+y) / (2.881 + ρ + a - ψ) (9)P 2 - (1 + 2p-z + y) / (2,881 + ρ + a - ψ ) (9)
P3 « (β-p-y) / (2.881 * ρ + ζ - y) (10)P 3 «(β-py) / (2.881 * ρ + ζ - y) (10)
K - P1P3/P2t (12)K - P 1 P 3 / P 2 t (12)
worin P1, ρ« und ρ, die Teil drücke des Zinks, Kohlenmonoxyds
bzw· Kohlendioxyds in der Gasphase, P1, P2 und P, die gleiohei
Teil drücke an der Feststoff lache, T die Gastemperetur, T di<
Feststofftemperatur, χ die Zonenhöhe innerhalb des Ofens über
der Obergrenze der Ausgleichszone, ψ das Gewicht $in kg) deswhere P 1 , ρ «and ρ, the partial pressures of the zinc, carbon monoxide
or carbon dioxide in the gas phase, P 1 , P 2 and P, the same part presses on the solids pool, T the gas temperature, T di <solids temperature, χ the zone height inside the furnace above the upper limit of the equalization zone, ψ the weight $ in kg) des
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oxydierten Zinks je kg atomaren Sauerstoff der Verbrennungsluft zwischen χ * 0 und χ « χ und D. das relative DiffusionsvermögerL des Zinks "bedeuten, wobei JL erhalten wird durchoxidized zinc per kg of atomic oxygen in the combustion air between χ * 0 and χ «χ and D. denotes the relative diffusivity of the zinc", where JL is obtained by
D1 »0.81 / [o.81 (P1 + P3) + 1.0 (p2 + Pn- )] ' (13)D 1 »0.81 / [o.81 (P 1 + P 3 ) + 1.0 (p 2 + P n -)] '(13)
Die Gleichungen 5 und 6 ergeben die Werte für den Wärme-· bzw* Massendurohgang durch die Zonet wobei sich die darin enthaltene Konstante h auf den Ghilton-Colburn—Analogcomputer bezieht und davon ausgegangen wird, daß die Lewiszahl Eins beträgt und der Färtialdruck des Inertgases im wesentlichen konstant bleibt. Die Gleichung 7 stellt eine Färmebilanz über die Teilhöhe dx dar, wobei H und H die WärmeixAklte der Charge bzw»Equations 5 and 6 give the values for the heat and mass flow rate through zone t , the constant h contained therein referring to the Ghilton-Colburn analog computer and it is assumed that the Lewis number is one and the partial pressure of the inert gas remains essentially constant. Equation 7 represents a heat balance over the partial height dx, where H and H are the heat value of the batch or »
s gs g
des Gases sind und H+. die Eeaktionswärme der Reaktionof the gas are and H + . the heat of reaction of the reaction
Zn + 0O0 2- ZoO +00 bei der Temperatur T ist· Die Gleichung & sZn + 0O 0 2- ZoO +00 at temperature T is · The equation & s
11 ist eine Gesamtberechnung der Gase und Dämpfe an der Chargenoberfläche und setzt, ebenso wie die Gleichung 13» voraus, daß das Diffusionsvermögen des Zinkdampfes und Kohlendioxyds etwa den Wert von 0.81 des Diffusionsvermögens dee Kohlenmonoxyds und Stickstoffes hat. Wegen der schnell verlaufenden Reaktion zwischen Zink und Kohlendioxyd besteht an der 3feststoffoberfläche für das Gas ein Gleichgewichtszustand, Dies ergibt sich aus der Gleichung 12, wonach:11 is an overall calculation of the gases and vapors on the surface of the batch and, like equation 13 », assumes that that the diffusivity of zinc vapor and carbon dioxide is about 0.81 of the diffusivity of carbon monoxide and has nitrogen. Because of the fast running There is a reaction between zinc and carbon dioxide on the solid surface for the gas a state of equilibrium, this results from equation 12, according to which:
E(!Da+273.3)lnK - -46,345fr(0!a+173. 3X51.23-2. 92 In(T8+273.3)).E (! D a +273.3) lnK - -46.345fr (0! A +173.3X51.23-2. 92 In (T 8+ 273.3)).
Dies läßt darauf schließen, daß die Oxydation ausschließlich an der IFeststoffoberfläohe vor sich geht, wobei es sich um eine heteropolare Reaktion handelt·This suggests that the oxidation is exclusive at the I solids surface is going on, which is a heteropolar reaction is involved
Aus der Differenzierung der Gleichung 8 und der Umwandlung der Gleichungen 5» 6 und 7 ergeben sich:From the differentiation of equation 8 and the conversion the equations 5 »6 and 7 result in:
dy/dTs « [H3-Hg (dTg/dTs)] /Ht (14)dy / dT s «[H 3 -Hg (dT g / dT s )] / H t (14)
dy/dls - H3/ [ü!E-(Hg(2.881+p)(Tg-T3)/(Diir(2.881+p+z-y)2))](15 worin U « 1n C(I-P1)AI-P1)J hervorgeht aus der Gleichungdy / dl s - H 3 / [ü ! E - (H g (2,881 + p) (T g -T 3 ) / (D i ir (2,881 + p + zy) 2 ))] (15 where U «1n C (IP 1 ) AI-P 1 ) J results from the equation
009817/12S0009817 / 12S0
[(2.88i+p+z-y)-eu(2.881+p)] [(2.881+p+*.y)-eu(2«881+2p)] ·
- K [(3.881+3p)eo#81u-(2,881+p+a-y)] (2.881+p+a*y) (16)[(2.88i + p + zy) -e u (2.881 + p)] [(2.881 + p + *. Y) -e u (2 «881 + 2p)] ·
- K [(3.881 + 3p) e o # 81u - (2.881 + p + ay)] (2.881 + p + a * y) (16)
Diese Differentialgleichungen haben folgende Grenzbedingungen T_ - T_ - T , y · 0 (Anfangswertj anf·)These differential equations have the following boundary conditions T_ - T_ - T , y 0 (initial value j anf)
5 B β5 B β
2 - T- (Bndwert \ end* )2 - T- (Bndwert \ end *)
worin T^ die Feststoff temperatur an der Chargenoberfläche ist Die Gesamtmenge des wiederoxydierten Zinks innerhalb der ganzen Zone (n) ergibt sich auswhere T ^ is the solids temperature at the charge surface. The total amount of reoxidized zinc within the entire zone (s) is given by
(dy/dTe) dl Mol je Sauerstoffatom der Luft.(dy / dT e ) dl mol per oxygen atom in air.
IUr die Computer-Lösungen der Gleichungen hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, die Gleichung 16 in folgende Ibrm zu
überführen jFor the computer solutions to the equations it has been found to be
Proven to be appropriate to equation 16 in the following Ibrm
convict j
U * 1n 02
# #« dU/d 02 - [1/O2J (17)U * 1n 02
# # «DU / d 02 - [1 / O2J (17)
dO2/d K - - [(3.881 + 3p)020·81 - 01J / [öl(5.762+3p)-dO2 / d K - - [(3.881 + 3p) 02 0 · 81 - 01J / [oil (5.762 + 3p) -
- 02(5.762+4p) (2.881+p) + 0,81K0102"^*19(3.881+3p)] , (18) worin 01 - 2,881 + ρ + ζ -· y ist*- 02 (5.762 + 4p) (2.881 + p) + 0.81K0102 "^ * 19 (3.881 + 3p)], (18) where 01 - 2.881 + ρ + ζ - · y *
dK/dTs - K ((23851.V(T8 + 273)2 + 1.471/(T8 + 273.3)) (19)dK / dT s - K ((23851.V (T 8 + 273) 2 + 1.471 / (T 8 + 273.3)) (19)
Da der Anfangswert Tür T_ - 2a ist· entspricht der Anfangs^
wert für K demjenigen, der für die Ausgleichszdne berechnet
wird (s« Gleichung 1)«Since the initial value door T_ - 2 a · corresponds to the initial ^
value for K to the one who calculates for the compensation zone
becomes (s «Equation 1)«
02 (anf.) · 1 und U (anf·) « 0.02 (begin) · 1 and U (begin ·) «0.
Die Feststoffendtemperatur ist der Mittelwert aus der Sintertemperatur von 15 0O und der KJokstemperatur von 800 0O* Zufol
ge der Nachverbrennung von Gasen oberhalb der Charge und der
damit verbundenen "Wärmestrahlung ändert-sich jedoch der Wert
für Τψ9 Dies wurde aber bei der vorstehenden Berechnung nicht
■berücksichtigt» Hierdurch wird nämlich nicht die Form derThe solids end temperature is the mean value from the sintering temperature of 15 0 O and the KJok temperature of 800 0 O
The associated "thermal radiation" changes, however, the value
for Τψ9 This was not ■ taken into account in the above calculation »This does not change the form of the
009317/1250009317/1250
Polynome (»eingliedrigen Größen) beeinflußt» obwohl si oh. Ua-* riohtigkeiten bei dem theoretisch berechneten Koeffizienten ergeben können, denn die Auagangsbasis bzw« das Modell für die Kontrolle des Ofenganges benötigt lediglich die aus theoretischen Erwägungen hervorgegangene Sonn der Polynome* wan-· rend die Koeffizienten sich aus den gemessenen Einzelwerten der Anlage ergeben«Polynomials (»one-unit quantities) influences» although si oh. Ua- * correctness of the theoretically calculated coefficient can result, because the Auagangsbasis or «the model for the control of the furnace cycle only needs the sun of the polynomials * w- rend the coefficients result from the measured individual values of the system «
Die Gleichungen 14, 15t ^f» ^8 u^ä. 19 werden durch einen ein· fachen Wiederholungsprozefi gelöst· Hierbei wird der Feststoff« Temperaturbereich (T#-^> Tf) in mehre»Teilbereiohe 4-^a ierw gliedert und ausgehend von T0 * T* eowie aufgrund der ten Werte für p, ζ und KMf# die Werte $., ^ G2, / U,The equations 14, 15t ^ f »^ 8 and so on. 19 are solved by a simple repetition process. Here, the solid "temperature range (T # - ^> T f ) is divided into several" sub-ranges 4- ^ a ierw and based on T 0 * T * e as well as on the basis of the values for p , ζ and K Mf # the values $., ^ G2, / U,
A j errechnet und daraus neue Werte für T9 T8, yf K, U und 02 erhalten« Dies wird wiederholt, bis T8 - »f bei f * η ist· Dann wird der Wert für ^ T8 halbiert und eine zweite Wiederholung sur Bestimmung eines neuen Wertes für η durchgeführt« Unter jeweiliger Halbierung dee Werte β J[ T werden weitere Wiederholungen vorgenommen, bis η innerhalb +1,Ox 10"* konstant bleibt« Dieses Bechnungsverfahren konvergiert sehr schnell, und die Zahl der Wiederholungen schwankt je nach den Aafangewerten für % und ρ «wischen 2 und 5· Die Anfangsphasen·» A j is calculated and from this new values for T 9 T 8 , y f K, U and 02 are obtained «This is repeated until T 8 -» f is at f * η · Then the value for ^ T 8 is halved and a second Repetition carried out to determine a new value for η " Further repetitions are carried out by halving the values β J [ T until η remains constant within +1, Ox 10" * "This calculation method converges very quickly and the number of repetitions fluctuates according to the Aafan values for % and ρ «between 2 and 5 · The initial phases ·»
zahl betrug inhedem Falle 16, d.h. Wiederholung·number was 16 in each case, i.e. repetition
- Tp)/16 für die erste- Tp) / 16 for the first
o) Pair Modell des ganzen Schachtofens o) Pair model of the whole shaft furnace
Die beiden Gruppen des Modelles können nunmehr su einem Gesamtbild des Schachtofens vereinigt werden« Die Eingangsgrössen des Modelles sind B, Sr, T , ρ und Tfl^· Hierbei ist D das Gewiohtsverhältnie des Zinks zum Kohlenstoff in der Charge un Sr das Gewichtsverhältnis der Schlackenbildner zum Kohl ens to f in der Charge· Die zu bestimmende Ausgangsgröße ist der Zinkverlust in der Schlacke« Aus D und Sr können die Werte für ZThe two groups of the model can now be combined to form an overall picture of the shaft furnace. The input variables of the model are B, Sr, T, ρ and T fl ^ · Here D is the weight ratio of the zinc to the carbon in the batch and Sr is the weight ratio of the slag formers on the coal ens to f in the batch · The output variable to be determined is the zinc loss in the slag «From D and Sr, the values for Z
00S817/125000S817 / 1250
und S9 bei denen es sich, um Eingangsgrößen für die Ausgleichs- · und Schmelzzone des läbdelles handelt, bereohnet werden aus den Gleichungenjand S 9 , which are input variables for the equalization and melting zone of the läbdelles, are calculated from equations j
Z - 12.01 D (p + 1) / 65.38 + η (20)Z - 12.01 D (p + 1) / 65.38 + η (20)
S « 12.01 Sp (ρ + D (21)S «12.01 Sp (ρ + D (21)
Wegen der Abhängigkeit des Wertes Z von η muß für das Gesamtmodell ein weiterer Wiederholungsprozeß durchgeführt werden. Das diesbezügliche Rechenprogramm des Computers ist in Mg. 3 veranschaulicht·Because of the dependence of the value Z on η, a further repetition process must be carried out for the overall model. The relevant computer program is illustrated in Mg. 3.
Auch diese Berechnung läuft schnell zusammen^ wobei nur drei oder vier Wiederholungen notwendig sind, um für ζ und η den erforderlichen Genauigkeitsgrad zu bekommen. Aus ζ und η kann der Wert Ir kann das Gewicht der Zinkverluste in der Schlacke je Gewichtseinheit zugeführten Kohlenstoffes nach folgender Gleichung berechnet werden:This calculation also comes together quickly, with only three or four repetitions are necessary to get the required degree of accuracy for ζ and η. From ζ and η can the value Ir can be the weight of zinc losses in the slag per unit weight of added carbon according to the following Equation to be calculated:
L-D- 5.444 (z - n) / (p + 1). (22)L-D- 5.444 (z - n) / (p + 1). (22)
Bei Werten für ζ und η einer Genauigkeit von 2.0 x 10 wird für Ii ein Wert einer Genauigkeit von + 0.001 erhalten. Mit einem in Algol programmierten Elliot-503-Computer dauerte jede Bestimmung von L etwa 5 Sekunden. With values for ζ and η an accuracy of 2.0 x 10 becomes for Ii a value with an accuracy of + 0.001 is obtained. With on an Elliot 503 computer programmed in Algol, each determination of L took about 5 seconds.
sind Da die Modellgleicheagen zu kompliziert^ um auf analytischem Wege in eine mehrgliedrige Jbrm gebracht werden zu können, wurden als Berechnungsgrundlage für p, T und D aus drei Eichtwerten für Sr und zwei Richtwerten für Tsl die entsprechenden Werte für L berechnet und im Wege der Eäckbil dungs ana · lyse die Eorm der Polynome bestimmt, welche/die Resultate geeignet ist«Since the model equivalents are too complicated ^ to be able to be brought into a multi-part jbrm in an analytical way, the corresponding values for L were calculated as a calculation basis for p, T and D from three calibration values for Sr and two guide values for T sl Formation analysis the Eorm of the polynomials determines which result (s) is suitable «
Als beste Polynomform hat sich erwiesen L - B0 + Si1P + a2Tp + a3D + a4 ρ Tp + a^p2 The best polynomial form has proven to be L - B 0 + Si 1 P + a 2 T p + a 3 D + a 4 ρ T p + a ^ p 2
Ist ZW der Zinkverlust in der Schlacke je Gewichtsprozent desZW is the loss of zinc in the slag per percent by weight of the
009817/1250009817/1250
in den Ofen eingebrachten Zinks, so ergibt sich für ZW dieZinc introduced into the furnace, the result for ZW is the
Gleichung:Equation:
ZW - S0 + i1 Ca1P + a2Tp + a^ + a^pTp + a^2), (24)ZW - S 0 + i 1 Ca 1 P + a 2 T p + a ^ + a ^ pT p + a ^ 2 ), (24)
in der Ϊ1 - 1/D ist«in which Ϊ 1 - 1 / D is «
Typische Werte für die Konstanten, und zwar bei Sr - 0,80 und ID - - 1300 0O, werden durch, folgende Gleichung wiedergegeben:Typical values for the constants, namely at Sr - 0.80 and ID - - 1300 0 O, are given by the following equation:
ZW - 125.5 + Έ (263·8ρ - 1.721 x iO**1a}p +2.37Ox 1O-1TpP - 908.3 ρ2 - 54*32) (25)ZW - 125.5 + Έ (263 8ρ - 1.721 x iO ** 1 a} p + 2.37Ox 1O -1 TpP - 908.3 ρ 2 - 54 * 32) (25)
Die Genauigkeit von L ist hierbei + O.OOl und diejenige von
ZW 0,1 #abs.The accuracy of L is here + O.OOl and that of
ZW 0.1 #abs.
D) Das Maß der Kohlenstoffverbrennung D) The degree of carbon burn
Die Veränderliche ρ in der vorstehenden Gleichung für ZW ist
keine unabhängige Große, sondern ein Ausdruck für das Maß der Kohlenstoffverbrennung je Lufteinheit. Diese hängt von folgenden
Faktoren ab:The variable ρ in the above equation for ZW is
not an independent quantity, but an expression for the amount of carbon burn per unit of air. This depends on the following factors:
1. von dem Verhältnis des in der Verbrennungs- und Sohmelzzone III erzeugten 00 und GO2 sowie1. of the ratio of the 00 and GO 2 produced in the incineration and Sohmeltzone III as well as
2. von dem Grad der Kohlenstoffvergasung in der Ausgleichszone II.2. the degree of carbon gasification in the balance zone II.
Der erste dieser beiden Faktoren kann zwar nicht exakt mathematisch erfaßt werden, doch sind Formeln für den Grad der Kola· 1 ens toffvergasung bekannt, und es stehen Werte für die kinetischen Konstanten zur Verfügung. Bei der Verwendung'von Hut-· tenkoks als Brennstoff gilt für die Reaktion 0 + CO2 —*> 2 00 die allgemeine GleichungThe first of these two factors cannot be determined mathematically exactly, but formulas for the degree of carbon dioxide gasification are known and values are available for the kinetic constants. When using coke as fuel, the general equation applies to the reaction 0 + CO 2 - *> 2 00
E - K1P GO2 / (1 + K2P 00 + K$P OOgl, (26)E - K 1 P GO 2 / (1 + K 2 P 00 + K $ P OOgl, (26)
in der E das Eeaktionsergebnia iet, ausgedrückt in kg je Minute, at und je Sg Kohlenstoff. Bekanntlich ist die Umsetzung unabhängig von der Gasgeschwindigkeit· Unter geringer Genauigkeitsminderung kann vo»atehende Gleichung vereinfacht werdein which the Eeaktionsergebnia iet, expressed in kg per minute, at and per Sg carbon. As is well known, the implementation regardless of the gas velocity · With a slight reduction in accuracy the previous equation can be simplified
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H - K1P (3O2 / (1 + K2P 00), (27)H - K 1 P (3O 2 / (1 + K 2 P 00), (27)
deren Werte K1 und K2 sieb, ergeben aus;whose values K 1 and K 2 sie, result from;
K1 - 3.56 χ 10^ (-4,24 x 104/ BT^) (2B)K 1 - 3.56 χ 10 ^ (-4.24 x 10 4 / BT ^) (2B)
K2 - 3.35 x 10"| (4,68 χ 104/ RO^), (29)K 2 - 3.35 x 10 "| (4.68 χ 10 4 / RO ^), (29)
worin T15. die absolute Temperatur ist·where T 15 . the absolute temperature is Diese Werte gelten für Koksstaub, doch ist der Wert K1 für Stückkoke etwa halb so groß, d.h.These values apply to coke dust, but the value K 1 for lump coke is about half as large, ie
log K1 - 3.250 - 0.921 x 104 (1/03^) (30)log K 1 - 3.250 - 0.921 x 10 4 (1/03 ^) (30)
log K2 - 7.475 + 1.036 χ 10* (1/T^) (31)log K 2 - 7.475 + 1.036 χ 10 * (1 / T ^) (31)
In einer Schient der Ausgleiohszone einer Sicke von dx IuB (Of305 m) und einer Häohe von A Quadrat-iuß (0,091 m ) be-, trägt das Gewicht des Kohlenstoffe» 100 A dx / (2· 222 B + + 3.444) lbs (0,4-54- kg), so daß bei einer Windmenge Ton V Kubito-iuß/min (0,028 Jt?/mln) die Mfferenti al gleichung für ρ lautet:In a rail of the derailment zone, a bead of dx IuB (O f 305 m) and a height of A square (0.091 m), the weight of the carbon is »100 A dx / (2 · 222 B + + 3.444) lbs (kg 0,4-54-) so that when the wind amount of clay-V Kubito IUSS / min (0.028 Jt / mln?) Mfferenti the equation al for ρ is:
dp/dx m -(2.48 χ 104 BA) / Y (1 + 0*64-5»), (32)dp / dx m - (2.48 χ 10 4 BA) / Y (1 + 0 * 64-5 »), (32)
worin B sich aus der Gleichung 26 ergibt und χ in Abwärts« richtung des Ofens gemessen wird.where B results from equation 26 and χ in downward « direction of the furnace is measured.
Nimmt ρ im Ofen nach unten hin ab, so müssen sieh auch die Werte * und T ändern, damit ein chemisches und thermisches Gleichgewicht bestehen bleibt. SUr die Aufrechterhaltung des thermischen Gleichgewichtes gilt folgende Gleichung:If ρ decreases downwards in the furnace, then you must see them too Change values * and T so that a chemical and thermal equilibrium is maintained. SUr maintaining the thermal equilibrium, the following equation applies:
(dp/dx)^ + (da/dx)H2 + (d!De/dx) (Hg + Hfl) - O5 (33) worin H1 die Reaktionswärme für die Reaktion(dp / dx) ^ + (da / dx) H 2 + (d! D e / dx) (H g + H fl ) - O 5 (33) where H 1 is the heat of reaction for the reaction 0 + CO2 —> 2 00 - +42.367 - 2.09 Te und0 + CO 2 -> 2 00 - +42.367 - 2.09 T e and
die Wärme der Reaktionthe warmth of the reaction
009817/1250009817/1250
H und H den Wärmeinnalt des Gases und der feststoffe (je g sH and H the heat content of the gas and the solids (each g s
Sauerstoffatom der Verbrennungsluft) bedeuten«Oxygen atom of the combustion air) mean «
Me Aufrechterhaltung des chemischen Gleichgewichtes wird duroh die Gleichungen 1 und 2 bestimmt« Durch Differenzierung und Substitution ergibt sichMe maintaining chemical equilibrium will duroh the equations 1 and 2 determined «By differentiation and substitution results
+ 273«3)2 - 1+ 273 «3) 2 - 1
- dp/dx (V(z-p) + VC2.881+P+Z) + 2/(1+2ρ*-ζ)) (34)- dp / dx (V (z-p) + VC2.881 + P + Z) + 2 / (1 + 2ρ * -ζ)) (34)
Um eine GeauutMlanz für das Zink aus dem Gegenstromfluß zu erhalten, ist von der Beziehung dz/dx ■ dZ/dx auszugehen, (55) Aus den Gleichungen 33t 34 und 3£ können die Werte dz/dx, d!D /dx und dZ/dx von dp/dx abgeleitet werden»To obtain a GeauutMlanz for the zinc from the countercurrent flow obtained, the relation dz / dx ■ dZ / dx is to be assumed, (55) The values dz / dx, d! D / dx and dZ / dx are derived from dp / dx »
Die Anfangsbedingungen für diese Differentialgleichungen sind die Werte T , p, z, Z und S am Kopf der Ausgleichszonef wie sie bei der Bestimmung von sw errechnet wurden« Der Endzustand 1st χ * L_9 wobei L. die Höhe der Ausgleichezone ist· Bei positiven Werten von ρ kann die Lösung dieser Differentialgleichungen ähnlich dem für die Vorwärmzone benutzten Verfahren vorgenommen werden« Dagegen ist bei negativen Werten für ρ die Rechnungskonvergenz sehr gering· Aus diesem Grunde wurden die Gleichungen für jeden Teilwert x (delta χ) mit Hilfe der Gills··Anpassung der Runge-Kutta-Gleichungen gelöst, und zwar wurde dieses Verfahren konsequent in allen IFällea benutet.The initial conditions for these differential equations are the values T , p, z, Z and S at the head of the compensation zone f as they were calculated when determining sw «The final state 1st χ * L_ 9 where L. is the height of the compensation zone · For positive values of ρ can solve these differential equations "be made to the method used for preheating the other hand is similar for negative values for ρ the bill convergence very low · for this reason, the equations were calculated for each part value x (delta χ) using the Gills ·· Adaptation of the Runge-Kutta equations solved, and this method was used consistently in all IFallea.
Da der Wert für ρ am Kopf der Ausgleichszone (pT) die zu bestimmende Veränderliche ist, wurden zunächst ρΦ-Werte angesetzt, um einen Sollwert für ρ am Boden der Aus gleiche zone zu erhalten« Für jeden dieser Werte pB wurden entsprechende Beiwerte für T und D erhalten« Dies erforderte naturgemäß eine Reihe von Versuchen mit Fehlerquellen , zumal« obgleichSince the value for ρ at the head of the equalization zone (pT) is the variable to be determined, ρΦ values were initially applied in order to obtain a target value for ρ at the bottom of the equalization zone. For each of these values pB, corresponding coefficients for T and D received «This naturally required a series of attempts with sources of error, especially« although
die Ausgangsbedingung für die Lösung war, pB die Veränderliche war, die auf einen Zielwert eingestellt werden mußte«the starting condition for the solution was, pB the variable that had to be set to a target value «
009817/1250009817/1250
Dies war "besonders schwierig bei negativen pT—Werten, wenn kleine pT-Abweichungen zu großen pB-lnderangen führten. Das Verhältnis zwischen pi und D war ähnlich demjenigen zwisa&en ρI und T , allerdings mit Ausnahme der Tatsache, daß eine mit D einhergehende Änderung von pT zu klein war, als daß sie schaubildlich hätte dargestellt werden, können·This was "especially difficult with negative pT values, though small pT deviations resulted in large pB country ranges. That The relationship between pi and D was similar to that between pi & en ρI and T, with the exception of the fact that one with D the accompanying change in pT was too small to be shown graphically,
Zwischen. pT und pB besteht demnach eine asymptotische Bezie—Between. There is therefore an asymptotic relationship between pT and pB
+teilung, d.h. daß pT, da pB ->Ί§Τ -> pB und pB —*- -0.5 ist, einen von T und D abhängigen konstanten Wert annimmt, wobei -0.5+ division, ie that pT, since pB -> Ί§Τ -> pB and pB - * - -0.5, assumes a constant value dependent on T and D, where -0.5
P
der kl eins tmö gliche Wert für pB ist und einer Verbrennung zu
reinem COp entspricht· D.ie Kurven werden am besten gebildet durch Polynome mit den Größen T , D, pB und 1/(pB + 0.5) ι und
eine Eückrechnung ergab ein gutes Resultat mit der Gleichung:P.
The smallest possible value for pB is and corresponds to a combustion to pure COp · D. The curves are best formed by polynomials with the sizes T, D, pB and 1 / (pB + 0.5) ι and a recalculation resulted in a good one Result with the equation:
pT - Si0 + eujpB + a2/(pÄB + 0.5) + a5Tp + a^pB2 + + a5/(pB + o.5)2 + H6T5PB + a7a?p/(pB + 0.5) + agD (36)pT - Si 0 + eujpB + a 2 / (pÄB + 0.5) + a 5 T p + a ^ pB 2 + + a 5 / (pB + o.5) 2 + H 6 T 5 PB + a 7 a? p / (pB + 0.5) + agD (36)
Typische Werte für diese Konstanten werden wiedergegeben durch die Gleichung:Typical values for these constants are given by the equation:
pT » 0.248 + £|6ä£-pB - O.i56/(pB + 0.5) + 2.21 χ 1(T* T +pT »0.248 + £ | 6ä £ -pB - O.i56 / (pB + 0.5) + 2.21 χ 1 (T * T +
+ 2.78 pB2 + 1.31 x iO"2/(pB + 0.5)2 - ρ·Ν32 x 1O*4T pB - 5·9* x 1O**5/(pB + 0.5) - 2.03 x 10-2D (37)+ 2.78 pB 2 + 1.31 x iO "2 / (pB + 0.5) 2 - ρ · Ν 32 x 1O * 4 T pB - 5 * 9 * x 1O ** 5 / (pB + 0.5) - 2:03 x 10- 2 D (37)
Diese Konstanten gelten für L6 - 14 luß, A/V » 0.0165 min.ft , Sr * 1.00 und Tfll - 1100 0O* Die Beziehungen zwischen pT§ T und 3) ergeben sich aus:These constants apply to L 6 - 14 luß, A / V »0.0165 min.ft, Sr * 1.00 and T fll - 1100 0 O * The relationships between pT§ T and 3) result from:
pT m ag + A1T5 + &2Β, (38)pT m ag + A 1 T 5 + & 2 Β, (38)
und es kann vorausgesetzt werden, daß die Beziehungen zwischen pX pBt T und D durch die gleiche formel ausgedrückt werden« Durch Substitution dieser Beziehung in der Gleichung 36 und zweigliedrige Erweiterung ergibt sich die Gleichung:and it can be assumed that the relationships between pX pB t T and D are expressed by the same formula.
pT - b0 + ^Τρ + b2(1/F) + b3Tp 2 + b4(1/J?)2 + b^d/JT), (39) worin D « 1/ϊ und pT äquivalent ist mit ρ in der Gleichung 23 für die Bestimmung des Zinkverlustes in der Schlacke.pT - b 0 + ^ Τ ρ + b 2 (1 / F) + b 3 T p 2 + b 4 (1 / J?) 2 + b ^ d / JT), (39) where D «1 / ϊ and pT is equivalent to ρ in equation 23 for the determination of the zinc loss in the slag.
00S8 17/125000S8 17/1250
Zur Bestimmung der maximalen Zinkaus scheidung werden keine allgemeinen Unkosten, kein Arbeitslohn, Kraftbedarf, keine Betriebskosten usw· in Betracht gezogen, vielmehr ist hier nur von den in den Ofen eingebrachten "Rohstoffen und den erhalte-· nen Produkten auszugehen, wobei es hier nur auf die beiden wichtigsten Produkte Zink und Blei^nkömmt, obwohl es später aich vielleicht als notwendig erweisen könnte, in die mathematische Punktion auch andere Komponenten, wie Kupfer, Kadmium und Edelmetalle einzubeziehen« Diese Funktion, deren vollständige· Ableitung hier nicht wiedergegeben wird, hat folgende Endform:To determine the maximum zinc excretion, no general Expenses, no wages, power requirements, no operating costs, etc. have been taken into account, rather here is only of the "raw materials brought into the furnace and the received products, whereby it only comes down to the two most important products zinc and lead, although later it was Perhaps it could prove necessary in the mathematical puncture to include other components, such as copper, cadmium and precious metals to include «This function, its complete · derivation is not reproduced here, has the following final form:
+ bo3) + b^P + I)3PTp + b^2 ++ b o 3) + b ^ P + I) 3 PTp + b ^ 2 +
V -V -
Hierin ist EL die Zinkaussoheidung und V eine Konstante, Die übrigen Symbole ergeben sich aus Vorstehendem*Here EL is the zinc precipitation and V is a constant, the other symbols result from the above *
Der Höchstwert der Zinkausscheidung wird durch laufende Vörausberechnung der Werte für verschiedene Zwischena1»ufen von i1 und T mit Hilfe der Gleichungen 23 und |8^ in denen die Koef-· fisienten ständig auf den neuesten Stand der ermittelten Anlagenwerte gebracht werden, eingehalten» The maximum value of the zinc excretion is maintained by continuously calculating the values for various intermediate levels of i 1 and T with the help of equations 23 and | 8 ^ in which the coefficients are constantly updated to the latest state of the system values determined.
Zur Bestimmung der Swischenwerte für D und T bedient man sich der Anstiegtechnik, die aus einem Mittel von vier Junktionswerten, welche in verschiedenen Polgezeiten vorausberechnet werden, den Höchstwert ergeben« Die Erreichung des Be st Wirkungsgrades unterliegt gewissen Zwangläufigkeiten hinsichtlich der Größe der unabhängigen Veränderlichen und des Zinkverlustes in der Schlacke·To determine the swish values for D and T , the increase technique is used, which results from an average of four junction values, which are calculated in advance in different pole times, the maximum value Zinc loss in the slag
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Umwandlung des statlaohen Modell es in ein dynamisches ModellConversion of the static model into a dynamic model
Zur genauen Vorausbestimmung der Ofenleistung müßten die ein-» zelnen Gleichungen auch Größen enthalten, welche die wechseln-» de dynamische Arbeltsweise der Anlage berücksichtigen· Schon die Einbeziehung aller bisherigen Werte der Anlage würde ein sehr umfangreiches Gomputersystem erfordern, um die derart: t>e-» lasteten Mittelwerte der unabhängigen Veränderlichen auszuwerten. Bei der Bestimmung des Wertes einer abhängigen Verändern-. ohen werden frühere Werte derselben ebenfalls nicht berücksichtigt, cUh» es wird der jeweils bestehende Wert ohne Berücksieh-« ti guns der bisherigen Wertschwankungen ermittelt· Obwohl in einigen fällen eine Einbeziehung von Wertänderungen eine größere Genauigkeit ergeben kann» wäre hierzu ein stark vergrößertes Computersjrstem erforderlich, um den Höchstwert für die Zinkausbeute vorauszuberechnen«For precise predetermination of the furnace output, the individual equations also contain quantities that change the- » Take into account the dynamic mode of operation of the system · Already the inclusion of all previous values of the plant would require a very extensive computer system in order to: t> e- » evaluate the loaded mean values of the independent variables. When determining the value of a dependent change. Earlier values of the same are also not taken into account, cUh "the respective existing value is used without taking into account" ti guns of previous fluctuations in value determined · Although in some cases changes in value are included in a larger one Accuracy »would require a greatly enlarged computer system to achieve the maximum value for the zinc yield to calculate in advance "
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