Ինչպե՞ս է հում կոքսի մասնիկների չափերի բաշխումը քանակապես ազդում նյութական շերտի թափանցելիության և պտտվող վառարանում կալցինացման միատարրության վրա։

Հումքի կոքսի մասնիկների չափերի բաշխման քանակական ազդեցությունը նյութական շերտի թափանցելիության և պտտվող վառարանում կալցինացման միատարրության վրա կարելի է վերլուծել մասնիկների չափերի պարամետրերի և գործընթացի ցուցանիշների միջև փոխհարաբերության միջոցով հետևյալ կերպ.

I. Մասնիկների չափի բաշխման քանակական ազդեցությունը նյութական շերտի թափանցելիության վրա

Մասնիկների չափի միատարրություն (PDI արժեք)

• Սահմանում՝ Մասնիկների չափի բաշխման դիսպերսիայի ինդեքս (PDI = D90/D10, որտեղ D90-ը մաղի չափսն է, որի միջով անցնում են մասնիկների 90%-ը, իսկ D10-ը՝ մաղի չափսը, որի միջով անցնում են մասնիկների 10%-ը):
• Հարվածի օրինաչափություն՝
  Ավելի փոքր PDI արժեքը (որը ցույց է տալիս մասնիկների ավելի միատարր չափս) հանգեցնում է նյութական շերտի ավելի բարձր ծակոտկենության, որի դեպքում թափանցելիության ինդեքսը (K արժեքը) աճում է մոտավորապես 15%-ից 20%-ով։
• Փորձարարական տվյալներ՝
  Երբ PDI-ն նվազում է 2.0-ից մինչև 1.3, վառարանի ներսում ճնշման անկումը նվազում է 22%-ով, իսկ գազի հոսքի արագությունը մեծանում է 18%-ով, ինչը վկայում է թափանցելիության զգալի բարելավման մասին։
• Մեխանիզմ:
  Միատարր մասնիկների չափը նվազեցնում է փոքր մասնիկների կողմից խոշոր մասնիկների միջև եղած բացերը լցնելու երևույթը՝ խուսափելով «մասնիկների կամրջման» էֆեկտից և այդպիսով նվազեցնելով օդի հոսքի դիմադրությունը։

Մանր մասնիկների պարունակություն (<0.5 մմ)

• Կրիտիկական շեմ՝
  Երբ մանր մասնիկների համամասնությունը գերազանցում է 10%-ը, թափանցելիությունը կտրուկ վատանում է։
• Քանակական կապը.
  Մանր մասնիկների յուրաքանչյուր 5% աճի դեպքում վառարանի ներսում ճնշման անկումը մեծանում է մոտավորապես 30%-ով, իսկ գազի հոսքի արագությունը նվազում է 25%-ով։
• Ուսումնասիրություն.
  Նավթային կոքսի կալցինացման վառարանում, երբ մանր մասնիկների պարունակությունը 8%-ից աճում է մինչև 15%, վառարանի գլխամասում բացասական ճնշումը բարձրանում է -200 Պա-ից մինչև -350 Պա, ինչը անհրաժեշտություն է առաջացնում ավելացնել ինդուկցված օդափոխիչի հզորությունը՝ աշխատանքը պահպանելու համար, ինչը հանգեցնում է էներգիայի սպառման 12%-ով աճի։

Միջին մասնիկի չափը (D50)

• Օպտիմալ միջակայք՝
  Լավագույն թափանցելիությունը հասնում է, երբ D50-ը 8-ից 15 մմ է։
• Շեղման ազդեցությունը.
  Երբ D50-ը 5 մմ-ից փոքր է, նյութական շերտի ծակոտկենությունը նվազում է մինչև 35%-ից ցածր, իսկ թափանցելիության ինդեքսը՝ 40%-ով։
  Երբ D50-ը գերազանցում է 20 մմ-ը, չնայած ծակոտկենությունը բարձր է, մասնիկների միջև շփման մակերեսը նվազում է, ինչը ջերմափոխանակման արդյունավետությունը նվազեցնում է 15%-ով և անուղղակիորեն ազդում կալցինացման միատարրության վրա։

II. Մասնիկների չափի բաշխման քանակական ազդեցությունը կալցինացման միատարրության վրա

Ջերմաստիճանի բաշխման ստանդարտ շեղում (σT)

• Սահմանում.
  Վառարանի ներսում առանցքային ջերմաստիճանի տատանման ամպլիտուդի վիճակագրական ցուցիչ, որտեղ ավելի փոքր σT-ն ցույց է տալիս ավելի միատարր կալցինացիա։
• Մասնիկների չափի ազդեցությունը.
  Երբ մասնիկի չափը միատարր է (PDI < 1.5), σT-ն կարող է կառավարվել ±15℃ սահմաններում։
  Երբ մասնիկի չափը անհամասեռ է (PDI > 2.5), σT-ն ընդարձակվում է մինչև ±40℃, ինչը հանգեցնում է տեղային գերայրման կամ թերայրման։
• Ուսումնասիրություն.
  Ալյումինե ածխածնային պտտվող վառարանում, մասնիկների չափի բաշխումը օպտիմալացնելով՝ PDI-ը 2.8-ից մինչև 1.4 նվազեցնելու համար, արտադրանքի մեջ ցնդող նյութերի պարունակության ստանդարտ շեղումը նվազում է 0.8%-ից մինչև 0.3%, ինչը զգալիորեն բարելավում է կալցինացման միատարրությունը։

Ռեակցիայի ճակատի շարժման արագություն (Vr)

• Սահմանում.
  Նյութական շերտում կալցինացման ռեակցիայի միջերեսի շարժիչի արագությունը, որը արտացոլում է կալցինացման արդյունավետությունը։
• Կապը մասնիկների չափի հետ՝
  Մանր մասնիկների համամասնության յուրաքանչյուր 10%-ով աճի դեպքում (<3 մմ), Vr-ը մեծանում է մոտավորապես 25%-ով, սակայն այն հակված է առաջացնելու չափազանց արագ ռեակցիաներ և տեղային գերտաքացում։
  Խոշոր մասնիկների համամասնության յուրաքանչյուր 10%-ով աճի դեպքում (>20 մմ), Vr-ը նվազում է 15%-ով՝ ջերմափոխանակման դիմադրության աճի պատճառով։
• Հավասարակշռության կետ.
  Երբ մասնիկների չափի բաշխումը երկմոդալ է (օրինակ՝ 3-8 մմ և 15-20 մմ մասնիկների խառնուրդ), Vr-ը կարող է պահպանվել օպտիմալ միջակայքում (0.5-1.0 մմ/րոպե)՝ միաժամանակ ապահովելով միատարրություն։

Արտադրանքի որակավորման մակարդակը (Q)

• Քանակական կապը.
  Մասնիկների չափի միատարրության յուրաքանչյուր 0.5 միավոր աճի համար (այսինքն՝ PDI արժեքի նվազման դեպքում), արտադրանքի որակավորման մակարդակը մեծանում է մոտավորապես 8%-ով։
  Մանր մասնիկների պարունակության յուրաքանչյուր 5% նվազման դեպքում թերայրման կամ գերայրման պատճառով թափոնների մակարդակը նվազում է 12%-ով։
• Արդյունաբերական տվյալներ՝
  Տիտանի երկօքսիդի պտտվող վառարանում, կոքսի հումքի մասնիկների չափը կարգավորելով (D50 = 12 մմ, PDI = 1.6), արտադրանքի սպիտակության ստանդարտ շեղումը նվազում է 1.2-ից մինչև 0.5, իսկ առաջին կարգի արտադրանքի մակարդակը աճում է 75%-ից մինչև 92%:

III. Համապարփակ օպտիմալացման առաջարկություններ

Մասնիկների չափի վերահսկման նպատակները՝

• D50: 8-15 մմ (կարգավորելի է նյութական բնութագրերի համաձայն);
• PDI: <1.5;
• Մանր մասնիկների (<0.5 մմ) պարունակություն՝ <8%:

Գործընթացների կարգավորման ռազմավարություններ.

• Կիրառել բազմաստիճան մանրացման և զտման գործընթացներ՝ մասնիկների չափի կենտրոնացված բաշխումն ապահովելու համար։
• Մանր մասնիկների վրա կատարել նախնական ձևավորման մշակում (օրինակ՝ բրիկետավորում)՝ թռչող մասնիկների կորուստները նվազեցնելու համար։
• Օպտիմալացրեք մասնիկների չափի գրադիենտը՝ ըստ վառարանի տեսակի (երկարության և տրամագծի հարաբերակցություն, պտտման արագություն), օրինակ՝ երկար վառարանների համար որպես հիմնական բաղադրիչ օգտագործելով խոշոր մասնիկներ և կարճ վառարանների համար լրացնելով մանր մասնիկներով։

Մոնիթորինգ և հետադարձ կապ.

• Տեղադրեք մասնիկների չափի առցանց վերլուծիչներ՝ վառարան մտնող նյութի մասնիկների չափի բաշխումը իրական ժամանակում վերահսկելու համար։
• Համադրեք վառարանի ներսում ջերմաստիճանային դաշտի հաշվարկային հեղուկային դինամիկայի (CFD) մոդելավորման հետ՝ մասնիկների չափի պարամետրերը և կալցինացման ռեժիմը դինամիկ կերպով կարգավորելու համար։