કાચા કોકના કણોના કદનું વિતરણ રોટરી ભઠ્ઠામાં સામગ્રીના સ્તરની અભેદ્યતા અને કેલ્સિનેશનની એકરૂપતાને કેવી રીતે અસર કરે છે?

કાચા માલના કોકના કણ કદ વિતરણની સામગ્રી સ્તરની અભેદ્યતા અને રોટરી ભઠ્ઠામાં કેલ્સિનેશનની એકરૂપતા પર થતી માત્રાત્મક અસરોનું વિશ્લેષણ નીચે મુજબ કણ કદના પરિમાણો અને પ્રક્રિયા સૂચકાંકો વચ્ચેના સહસંબંધ દ્વારા કરી શકાય છે:

I. કણ કદ વિતરણનો સામગ્રી સ્તરની અભેદ્યતા પર માત્રાત્મક પ્રભાવ

કણ કદ એકરૂપતા (PDI મૂલ્ય)

• વ્યાખ્યા: કણ કદ વિતરણ વિક્ષેપ સૂચકાંક (PDI = D90/D10, જ્યાં D90 એ ચાળણીનું કદ છે જેમાંથી 90% કણો પસાર થાય છે, અને D10 એ ચાળણીનું કદ છે જેમાંથી 10% કણો પસાર થાય છે).
• અસર પેટર્ન:
  એક નાનું PDI મૂલ્ય (વધુ એકસમાન કણોનું કદ દર્શાવે છે) સામગ્રી સ્તરની છિદ્રાળુતા વધારે છે, જેમાં પારદર્શિતા સૂચકાંક (K મૂલ્ય) લગભગ 15% થી 20% વધે છે.
• પ્રાયોગિક ડેટા:
  જ્યારે PDI 2.0 થી 1.3 સુધી ઘટે છે, ત્યારે ભઠ્ઠાની અંદર દબાણમાં 22% ઘટાડો થાય છે, અને ગેસ પ્રવાહ દર 18% વધે છે, જે અભેદ્યતામાં નોંધપાત્ર સુધારો દર્શાવે છે.
• મિકેનિઝમ:
  એકસમાન કણોનું કદ નાના કણો દ્વારા મોટા કણો વચ્ચેના અંતરને ભરવાની ઘટનાને ઘટાડે છે, "પાર્ટિકલ બ્રિજિંગ" અસરને ટાળે છે અને આમ હવાના પ્રવાહ પ્રતિકારને ઘટાડે છે.

સૂક્ષ્મ કણોનું પ્રમાણ (<0.5 મીમી)

• જટિલ થ્રેશોલ્ડ:
  જ્યારે સૂક્ષ્મ કણોનું પ્રમાણ 10% કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે અભેદ્યતા ઝડપથી બગડે છે.
• માત્રાત્મક સંબંધ:
  સૂક્ષ્મ કણોમાં દર 5% વધારા સાથે, ભઠ્ઠાની અંદર દબાણમાં આશરે 30% વધારો થાય છે, અને ગેસ પ્રવાહ દર 25% ઘટે છે.
• કેસ સ્ટડી:
  પેટ્રોલિયમ કોક કેલ્સિનેશન ભઠ્ઠામાં, જ્યારે સૂક્ષ્મ કણોનું પ્રમાણ 8% થી 15% સુધી વધે છે, ત્યારે ભઠ્ઠાના માથા પર નકારાત્મક દબાણ -200 Pa થી -350 Pa સુધી વધે છે, જેના કારણે કામગીરી જાળવવા માટે પ્રેરિત ડ્રાફ્ટ પંખાની શક્તિમાં વધારો જરૂરી બને છે, જેના પરિણામે ઉર્જા વપરાશમાં 12% વધારો થાય છે.

સરેરાશ કણ કદ (D50)

• શ્રેષ્ઠ શ્રેણી:
  જ્યારે D50 8 અને 15 મીમીની વચ્ચે હોય ત્યારે શ્રેષ્ઠ અભેદ્યતા પ્રાપ્ત થાય છે.
• વિચલન અસર:
  જ્યારે D50 5 મીમી કરતા ઓછું હોય છે, ત્યારે સામગ્રીના સ્તરની છિદ્રાળુતા 35% થી ઓછી થઈ જાય છે, અને અભેદ્યતા સૂચકાંક 40% ઘટે છે;
  જ્યારે D50 20 મીમી કરતાં વધી જાય છે, જોકે છિદ્રાળુતા વધારે હોય છે, ત્યારે કણો વચ્ચેનો સંપર્ક વિસ્તાર ઘટે છે, જેનાથી ગરમી સ્થાનાંતરણ કાર્યક્ષમતા 15% ઓછી થાય છે અને કેલ્સિનેશન એકરૂપતાને પરોક્ષ રીતે અસર થાય છે.

II. ગણતરીની એકરૂપતા પર કણ કદ વિતરણની માત્રાત્મક અસર

તાપમાન વિતરણ માનક વિચલન (σT)

• વ્યાખ્યા:
  ભઠ્ઠાની અંદર અક્ષીય તાપમાનના વધઘટ કંપનવિસ્તારનું આંકડાકીય સૂચક, જેમાં નાનું σT વધુ સમાન કેલ્સિનેશન સૂચવે છે.
• કણોના કદની અસર:
  જ્યારે કણોનું કદ એકસમાન હોય છે (PDI < 1.5), ત્યારે σT ને ±15℃ ની અંદર નિયંત્રિત કરી શકાય છે;
  જ્યારે કણોનું કદ અસમાન હોય છે (PDI > 2.5), ત્યારે σT ±40℃ સુધી વિસ્તરે છે, જે સ્થાનિક રીતે વધુ પડતું બળે છે અથવા અંડરબર્ન થાય છે.
• કેસ સ્ટડી:
  એલ્યુમિનિયમ કાર્બન રોટરી ભઠ્ઠામાં, PDI ને 2.8 થી 1.4 સુધી ઘટાડવા માટે કણ કદ વિતરણને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને, ઉત્પાદનમાં અસ્થિર સામગ્રીનું પ્રમાણભૂત વિચલન 0.8% થી 0.3% સુધી ઘટી જાય છે, જે કેલ્સિનેશન એકરૂપતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે.

પ્રતિક્રિયા આગળની ગતિ વેગ (Vr)

• વ્યાખ્યા:
  સામગ્રી સ્તરમાં કેલ્સિનેશન પ્રતિક્રિયા ઇન્ટરફેસની પ્રોપલ્શન ગતિ, કેલ્સિનેશન કાર્યક્ષમતાને પ્રતિબિંબિત કરે છે.
• કણના કદ સાથે સહસંબંધ:
  સૂક્ષ્મ કણો (<3 mm) ના પ્રમાણમાં દર 10% વધારા માટે, Vr લગભગ 25% વધે છે, પરંતુ તે વધુ પડતી ઝડપી પ્રતિક્રિયાઓ અને સ્થાનિક ઓવરહિટીંગનું કારણ બને છે;
  બરછટ કણો (>20 મીમી) ના પ્રમાણમાં દર 10% વધારા માટે, ગરમી સ્થાનાંતરણ પ્રતિકારમાં વધારો થવાને કારણે Vr 15% ઘટે છે.
• સંતુલન બિંદુ:
  જ્યારે કણોના કદનું વિતરણ બાયમોડલ હોય (દા.ત., 3-8 મીમી અને 15-20 મીમી કણોનું મિશ્રણ), ત્યારે Vr ને શ્રેષ્ઠ શ્રેણી (0.5-1.0 મીમી/મિનિટ) ની અંદર જાળવી શકાય છે, સાથે સાથે એકરૂપતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

ઉત્પાદન લાયકાત દર (Q)

• માત્રાત્મક સંબંધ:
  કણ કદ એકરૂપતામાં દરેક 0.5 એકમ વધારા માટે (એટલે ​​કે, PDI મૂલ્યમાં ઘટાડો), ઉત્પાદન લાયકાત દર લગભગ 8% વધે છે;
  સૂક્ષ્મ કણોની માત્રામાં દર 5% ઘટાડા માટે, અંડરબર્નિંગ અથવા ઓવરબર્નિંગને કારણે કચરો દર 12% ઘટે છે.
• ઔદ્યોગિક ડેટા:
  ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ રોટરી ભઠ્ઠામાં, કાચા માલના કોકના કણોના કદ (D50 = 12 mm, PDI = 1.6) ને નિયંત્રિત કરીને, ઉત્પાદનની સફેદતાનું પ્રમાણભૂત વિચલન 1.2 થી 0.5 સુધી ઘટે છે, અને પ્રથમ-ગ્રેડ ઉત્પાદન દર 75% થી 92% સુધી વધે છે.

III. વ્યાપક ઑપ્ટિમાઇઝેશન ભલામણો

કણ કદ નિયંત્રણ ઉદ્દેશ્યો:

• D50: 8-15 મીમી (સામગ્રીની લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર એડજસ્ટેબલ);
• પીડીઆઈ: <1.5;
• સૂક્ષ્મ કણ (<0.5 મીમી) સામગ્રી: <8%.

પ્રક્રિયા ગોઠવણ વ્યૂહરચનાઓ:

• કેન્દ્રિત કણોના કદના વિતરણને સુનિશ્ચિત કરવા માટે મલ્ટી-સ્ટેજ ક્રશિંગ અને સ્ક્રીનીંગ પ્રક્રિયાઓ અપનાવો;
• ફ્લાયવે નુકસાન ઘટાડવા માટે સૂક્ષ્મ કણો પર પ્રી-ફોર્મિંગ ટ્રીટમેન્ટ (દા.ત., બ્રિકેટિંગ) કરો;
• ભઠ્ઠાના પ્રકાર (લંબાઈ-થી-વ્યાસ ગુણોત્તર, પરિભ્રમણ ગતિ) અનુસાર કણોના કદના ક્રમાંકનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો, ઉદાહરણ તરીકે, લાંબા ભઠ્ઠા માટે મુખ્ય ઘટક તરીકે બરછટ કણોનો ઉપયોગ કરો અને ટૂંકા ભઠ્ઠા માટે સૂક્ષ્મ કણોનો પૂરક બનાવો.

દેખરેખ અને પ્રતિસાદ:

• ભઠ્ઠામાં પ્રવેશતા સામગ્રીના કણ કદ વિતરણનું વાસ્તવિક સમયમાં નિરીક્ષણ કરવા માટે ઓનલાઇન કણ કદ વિશ્લેષકો સ્થાપિત કરો;
• કણોના કદના પરિમાણો અને કેલ્સિનેશન શાસનને ગતિશીલ રીતે સમાયોજિત કરવા માટે ભઠ્ઠાની અંદર તાપમાન ક્ષેત્રના કોમ્પ્યુટેશનલ ફ્લુઇડ ડાયનેમિક્સ (CFD) મોડેલિંગ સાથે જોડો.