Тепловой и материальный баланс

Составление теплового баланса имеет цель установить, какое количество тепла образуется в доменной печи в результате тех или иных процессов, какое количество тепла расходуется производительно и сколько тепла теряется с отходящими газами, с отходящей водой и на лучеиспускание в пространство.
На основе теплового баланса может быть высчитан коэффициент полезного действия тепла в доменной печи.
Некоторые металлурги считали, что, составив тепловой баланс доменной плавки, можно установить причины более или менее хорошего (или плохого) использования тепла и сделать вывод о необходимых мероприятиях, направленных на улучшение использования тепла.
М.А. Павлов не разделяет этого мнения и отмечает, что в ряде случаев знание причины повышенного расхода тепла оказывается недостаточным для сокращения расхода тепля и горючего в доменной плавке. О значении составления теплового баланса доменной плавки М.А. Павлов высказывается следующим образом:
«Значение теплового баланса для доменного техника заключается не в том, что составление его указывает пути, по которым нужно следовать для достижения сбережений тепла по отдельным расходным статьям, а в том, что расчеты по тепловому балансу существенно дополняют результаты изучения химических явлений доменной плавки, дают возможность понимать доменный процесс в целом и сознательно руководить доменной плавкой».
Первый тепловой баланс на доменной печи был составлен в 1839 г., вскоре после разработки способа анализа газов.
Тепловой баланс составляется на основе термохимического закона, сформулированного в XIX в. русским ученым акад. Гессом. Согласно этому закону тепловой эффект превращения зависит только от начального и конечного состояний вещества и не зависит от пути процесса, т. е. от промежуточных превращений.
Первые тепловые балансы были неполными и содержали много ошибок; по мере обогащения наших знаний в области химии вообще и металлургии чугуна в частности, ошибки эти постепенно исправлялись.
В изучении тепловых процессов, происходящих в доменных печах, и в разработке современной методики составления тепловых балансов очень много сделано русскими учеными и прежде всего М.А. Павловым, указавшим пути к созданию наиболее рациональной методики составления тепловых балансов. Большой вклад сделан советскими учеными, разработавшими способы расчетного определения расхода кокса, исходя из данных теплового баланса. В нашем изложении мы будем придерживаться методики М.А. Павлова.