Шикізат коксының бөлшектер мөлшерінің таралуының материал қабатының өткізгіштігіне және айналмалы пеште күйдірудің біркелкілігіне сандық әсерін бөлшектер мөлшерінің параметрлері мен технологиялық көрсеткіштер арасындағы корреляция арқылы келесідей талдауға болады:
I. Материал қабатының өткізгіштігіне бөлшектердің өлшемінің таралуының сандық әсері
Бөлшектердің өлшем бірлігі (PDI мәні)
- Анықтама: Бөлшектердің мөлшерінің таралу дисперсия индексі (PDI = D90/D10, мұндағы D90 - бөлшектердің 90%-ы өтетін елек өлшемі, ал D10 - бөлшектердің 10%-ы өтетін елек өлшемі).
- Әсер ету үлгісі:
PDI мәні аз болған сайын (бөлшектердің біркелкі өлшемін көрсетеді) материал қабатының кеуектілігі жоғарылайды, өткізгіштік индексі (K мәні) шамамен 15%-дан 20%-ға дейін артады. - Тәжірибелік деректер:
PDI 2,0-ден 1,3-ке дейін төмендегенде, пештің ішіндегі қысымның төмендеуі 22%-ға төмендейді, ал газ ағынының жылдамдығы 18%-ға артады, бұл өткізгіштіктің айтарлықтай жақсарғанын көрсетеді. - Механизм:
Бөлшектердің біркелкі өлшемі ұсақ бөлшектердің үлкен бөлшектер арасындағы саңылауларды толтыру құбылысын азайтады, «бөлшектерді көпірлеу» әсерін болдырмайды және осылайша ауа ағынына кедергіні төмендетеді.
Ұсақ бөлшектердің мөлшері (<0,5 мм)
- Сыни шегі:
Ұсақ бөлшектердің үлесі 10%-дан асқанда, өткізгіштігі күрт нашарлайды. - Сандық қатынас:
Ұсақ бөлшектердің әрбір 5%-ға артуымен пештің ішіндегі қысымның төмендеуі шамамен 30%-ға артады, ал газ ағынының жылдамдығы 25%-ға төмендейді. - Кейс-стади:
Мұнай коксын қыздыру пешінде ұсақ бөлшектердің мөлшері 8%-дан 15%-ға дейін артқан кезде, пештің басындағы теріс қысым -200 Па-дан -350 Па-ға дейін көтеріледі, бұл жұмысын сақтау үшін индукцияланған тарту желдеткішінің қуатын арттыруды қажет етеді, нәтижесінде энергия тұтыну 12%-ға артады.
Бөлшектердің орташа өлшемі (D50)
- Оңтайлы диапазон:
Ең жақсы өткізгіштікке D50 8-ден 15 мм-ге дейін болғанда қол жеткізіледі. - Ауытқу әсері:
D50 5 мм-ден аз болған кезде, материал қабатының кеуектілігі 35%-дан төменге дейін төмендейді, ал өткізгіштік индексі 40%-ға төмендейді;
D50 20 мм-ден асқан кезде, кеуектілігі жоғары болғанымен, бөлшектер арасындағы жанасу ауданы азаяды, бұл жылу беру тиімділігін 15%-ға төмендетеді және күйдіру біркелкілігіне жанама әсер етеді.
II. Бөлшектердің өлшемінің таралуының кальцинацияның біркелкілігіне сандық әсері
Температураның таралуының стандартты ауытқуы (σT)
- Анықтамасы:
Пештің ішіндегі осьтік температураның ауытқу амплитудасының статистикалық көрсеткіші, кішірек σT біркелкі күйдіруді көрсетеді. - Бөлшектердің өлшемінің әсері:
Бөлшектердің өлшемі біркелкі болғанда (PDI < 1,5), σT ±15℃ аралығында басқарылуы мүмкін;
Бөлшектердің өлшемі біркелкі болмаған кезде (PDI > 2,5), σT ±40℃ дейін кеңейеді, бұл жергілікті шамадан тыс немесе жеткіліксіз күйуге әкеледі. - Кейс-стади:
Алюминий көміртекті айналмалы пеште бөлшектердің өлшемінің таралуын оңтайландыру арқылы PDI 2,8-ден 1,4-ке дейін төмендету арқылы өнімдегі ұшпа заттың стандартты ауытқуы 0,8%-дан 0,3%-ға дейін төмендейді, бұл күйдіру біркелкілігін айтарлықтай жақсартады.
Реакция фронтының қозғалыс жылдамдығы (Vr)
- Анықтамасы:
Кальцинация тиімділігін көрсететін материал қабатындағы кальцинация реакциясы интерфейсінің қозғаушы жылдамдығы. - Бөлшектердің өлшемімен корреляция:
Ұсақ бөлшектердің үлесінің әрбір 10%-ға артуымен (<3 мм) Vr шамамен 25%-ға артады, бірақ ол тым жылдам реакциялар мен жергілікті қызып кетуді тудыруға бейім;
Ірі бөлшектердің үлесінің әрбір 10%-ға артуымен (>20 мм), жылу өткізгіштікке төзімділіктің артуына байланысты Vr 15%-ға төмендейді. - Тепе-теңдік нүктесі:
Бөлшектердің өлшемінің таралуы екі модальды болған кезде (мысалы, 3-8 мм және 15-20 мм бөлшектердің қоспасы), біркелкілікті қамтамасыз ете отырып, Vr оңтайлы диапазонда (0,5-1,0 мм/мин) сақталуы мүмкін.
Өнімнің біліктілік деңгейі (Q)
- Сандық қатынас:
Бөлшектердің өлшем біркелкілігінің әрбір 0,5 бірлік артуы (яғни, PDI мәнінің төмендеуі) үшін өнімнің біліктілік деңгейі шамамен 8%-ға артады;
Ұсақ бөлшектердің мөлшерінің әрбір 5%-ға төмендеуі үшін, жанудың жеткіліксіз немесе шамадан тыс болуынан болатын қалдық мөлшері 12%-ға төмендейді. - Өнеркәсіптік деректер:
Титан диоксиді айналмалы пешінде шикізат коксының бөлшектерінің өлшемін (D50 = 12 мм, PDI = 1,6) бақылау арқылы өнімнің ақтығының стандартты ауытқуы 1,2-ден 0,5-ке дейін төмендейді, ал бірінші сұрыпты өнімнің көрсеткіші 75%-дан 92%-ға дейін артады.
III. Кешенді оңтайландыру бойынша ұсыныстар
Бөлшектердің өлшемін бақылау мақсаттары:
- D50: 8-15 мм (материал сипаттамаларына сәйкес реттеледі);
- PDI: <1.5;
- Ұсақ бөлшектердің (<0,5 мм) мөлшері: <8%.
Процесті реттеу стратегиялары:
- Шоғырланған бөлшектер мөлшерінің таралуын қамтамасыз ету үшін көп сатылы ұсақтау және іріктеу процестерін қабылдау;
- Ұшып кетуден болатын шығындарды азайту үшін ұсақ бөлшектерге алдын ала қалыптау өңдеуін (мысалы, брикеттеу) жүргізіңіз;
- Пеш түріне (ұзындықтың диаметрге қатынасы, айналу жылдамдығы) сәйкес бөлшектердің өлшем градациясын оңтайландырыңыз, мысалы, ұзын пештер үшін ірі бөлшектерді негізгі компонент ретінде пайдалану және қысқа пештер үшін ұсақ бөлшектермен толықтыру.
Мониторинг және кері байланыс:
- Пешке түсетін материалдың бөлшектер мөлшерінің таралуын нақты уақыт режимінде бақылау үшін онлайн бөлшектер мөлшерінің анализаторларын орнатыңыз;
- Бөлшектердің өлшем параметрлерін және күйдіру режимін динамикалық түрде реттеу үшін пештің ішіндегі температура өрісін есептеу сұйықтық динамикасы (CFD) модельдеуімен біріктіріңіз.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 16 сәуір