Žaliavos kokso dalelių dydžio pasiskirstymo kiekybinį poveikį medžiagos sluoksnio pralaidumui ir kalcinavimo rotacinėje krosnyje tolygumui galima analizuoti remiantis dalelių dydžio parametrų ir proceso rodiklių koreliacija taip:
I. Dalelių dydžio pasiskirstymo kiekybinis poveikis medžiagos sluoksnio pralaidumui
Dalelių dydžio vienodumas (PDI vertė)
- Apibrėžimas: Dalelių dydžio pasiskirstymo dispersijos indeksas (PDI = D90/D10, kur D90 yra sieto dydis, pro kurį praeina 90 % dalelių, o D10 yra sieto dydis, pro kurį praeina 10 % dalelių).
- Poveikio modelis:
Mažesnė PDI vertė (rodanti vienodesnį dalelių dydį) lemia didesnį medžiagos sluoksnio poringumą, o pralaidumo indeksas (K vertė) padidėja maždaug 15–20 %. - Eksperimentiniai duomenys:
Kai PDI sumažėja nuo 2,0 iki 1,3, slėgio kritimas krosnies viduje sumažėja 22 %, o dujų srautas padidėja 18 %, o tai rodo reikšmingą pralaidumo pagerėjimą. - Mechanizmas:
Vienodas dalelių dydis sumažina mažų dalelių užpildymo tarpus tarp didelių dalelių reiškinį, išvengiant „dalelių tiltelio“ efekto ir taip sumažinant oro srauto pasipriešinimą.
Smulkių dalelių kiekis (<0,5 mm)
- Kritinis slenkstis:
Kai smulkių dalelių dalis viršija 10%, pralaidumas smarkiai pablogėja. - Kiekybinis ryšys:
Kas 5 % smulkių dalelių padidėjimo, slėgio kritimas krosnies viduje padidėja maždaug 30 %, o dujų srautas sumažėja 25 %. - Atvejo analizė:
Naftos kokso kalcinavimo krosnyje, kai smulkių dalelių kiekis padidėja nuo 8 % iki 15 %, neigiamas slėgis krosnies galvutėje padidėja nuo -200 Pa iki -350 Pa, todėl norint palaikyti veikimą, reikia padidinti dirbtinio oro ventiliatoriaus galią, o tai lemia 12 % padidėjusį energijos suvartojimą.
Vidutinis dalelių dydis (D50)
- Optimalus diapazonas:
Geriausias pralaidumas pasiekiamas, kai D50 yra nuo 8 iki 15 mm. - Nukrypimo poveikis:
Kai D50 yra mažesnis nei 5 mm, medžiagos sluoksnio poringumas sumažėja iki mažiau nei 35 %, o pralaidumo indeksas sumažėja 40 %;
Kai D50 viršija 20 mm, nors poringumas yra didelis, dalelių sąlyčio plotas sumažėja, todėl šilumos perdavimo efektyvumas sumažėja 15 % ir netiesiogiai paveikiamas kalcinavimo vienodumas.
II. Dalelių dydžio pasiskirstymo kiekybinis poveikis kalcinavimo tolygumui
Temperatūros pasiskirstymo standartinis nuokrypis (σT)
- Apibrėžimas:
Statistinis ašinės temperatūros svyravimo amplitudės krosnies viduje rodiklis, kai mažesnis σT rodo tolygesnį kalcinavimą. - Dalelių dydžio poveikis:
Kai dalelių dydis yra vienodas (PDI <1,5), σT galima kontroliuoti ±15 ℃ tikslumu;
Kai dalelių dydis nėra vienodas (PDI > 2,5), σT išsiplečia iki ±40 ℃, dėl to susidaro vietinis perdegimas arba per mažas degimas. - Atvejo analizė:
Aliuminio-anglies rotacinėje krosnyje, optimizavus dalelių dydžio pasiskirstymą, siekiant sumažinti PDI nuo 2,8 iki 1,4, lakiųjų medžiagų kiekio produkte standartinis nuokrypis sumažėja nuo 0,8 % iki 0,3 %, o tai žymiai pagerina kalcinavimo vienodumą.
Reakcijos fronto judėjimo greitis (Vr)
- Apibrėžimas:
Kalcinavimo reakcijos sąsajos judėjimo greitis medžiagos sluoksnyje, atspindintis kalcinavimo efektyvumą. - Koreliacija su dalelių dydžiu:
Kas 10 % padidinus smulkių dalelių (<3 mm) dalį, Vr padidėja maždaug 25 %, tačiau tai gali sukelti pernelyg greitas reakcijas ir vietinį perkaitimą;
Kas 10 % padidėjus stambių dalelių (> 20 mm) daliai, Vr sumažėja 15 % dėl padidėjusio šilumos perdavimo pasipriešinimo. - Pusiausvyros taškas:
Kai dalelių dydžio pasiskirstymas yra bimodalinis (pvz., 3–8 mm ir 15–20 mm dalelių mišinys), Vr galima išlaikyti optimaliame diapazone (0,5–1,0 mm/min.), užtikrinant vienodumą.
Produkto kvalifikacijos rodiklis (Q)
- Kiekybinis ryšys:
Kiekvieną kartą padidėjus dalelių dydžio vienodumui 0,5 vieneto (t. y. sumažėjus PDI vertei), produkto kvalifikacijos rodiklis padidėja maždaug 8 %;
Sumažėjus smulkiųjų dalelių kiekiui 5 %, dėl nepakankamo arba per didelio degimo susidarančių atliekų kiekis sumažėja 12 %. - Pramoniniai duomenys:
Titano dioksido rotacinėje krosnyje, kontroliuojant žaliavos kokso dalelių dydį (D50 = 12 mm, PDI = 1,6), produkto baltumo standartinis nuokrypis sumažėja nuo 1,2 iki 0,5, o pirmos rūšies produkto rodiklis padidėja nuo 75 % iki 92 %.
III. Išsamios optimizavimo rekomendacijos
Dalelių dydžio kontrolės tikslai:
- D50: 8–15 mm (reguliuojamas pagal medžiagos savybes);
- PDI: <1,5;
- Smulkių dalelių (<0,5 mm) kiekis: <8 %.
Proceso koregavimo strategijos:
- Taikyti daugiapakopius smulkinimo ir sijojimo procesus, siekiant užtikrinti koncentruotą dalelių dydžio pasiskirstymą;
- Atlikite smulkių dalelių išankstinį formavimą (pvz., briketavimą), kad sumažintumėte išsklaidymo nuostolius;
- Optimizuokite dalelių dydžio gradaciją pagal krosnies tipą (ilgio ir skersmens santykį, sukimosi greitį), pavyzdžiui, ilgoms krosnims kaip pagrindinį komponentą naudokite stambias daleles, o trumpoms krosnims papildykite smulkiomis dalelėmis.
Stebėsena ir atsiliepimai:
- Įdiegti internetinius dalelių dydžio analizatorius, kad būtų galima realiuoju laiku stebėti į krosnį patenkančios medžiagos dalelių dydžio pasiskirstymą;
- Derinkite su skaičiuojamojo skysčių dinamikos (CFD) temperatūros lauko krosnies viduje modeliavimu, kad dinamiškai reguliuotumėte dalelių dydžio parametrus ir kalcinavimo režimą.
Įrašo laikas: 2026 m. balandžio 16 d.