SteskTech

Циркуляционная нагрузка

—

от автора

С.В. Еськин
в

На фундаментальных уравнениях (1-4) подраздела «Материальный баланс» основан анализ циркуляции сыпучих материалов в системе помола замкнутого цикла. Он включает расчет нескольких важных показателей, первые из которых в порядке значимости — циркуляционная нагрузка (circulation load) и циркуляционный фактор (circulation factor). В различных литературных источниках их трактуют по-разному, иногда меняя местами. При работе с профильными европейскими специалистами автор встречал такую формулировку: циркуляционная нагрузка равна отношению C/F, а циркуляционный фактор = циркуляционная нагрузка + 1. Однако здесь предлагаем остановиться на формуле (1), которая чаще всего указана в профессиональных источниках: циркуляционная нагрузка u [ ]1 — это отношение питания сепаратора S к выходу цемента F.

u=SF=1vf(1)\begin{equation} u = \frac{S}{F} = \frac{1}{v_f} \tag{1} \end{equation}

Образно говоря, циркуляционная нагрузка показывает сколько раз сыпучий материал (fresh feed) проциркулировал в системе через мельницу, прежде чем стать цементом. Логично, если характеристики сырья, шаровая загрузка и расходы воздуха на сепараторе неизменны, то тонкость помола цемента можно регулировать именно за счет циркуляционной нагрузки: чем она выше, тем тоньше продукт. В реальности циркуляционная нагрузка существенно варьируется для частиц разного размера: мелкие могут вообще не циркулировать в системе, а пролетать напрямую в рукавный фильтр (т.е. в цемент); крупные — наоборот, циркулировать несколько раз. Поэтому показатель u рассчитывают для анализа работы системы помола в целом, а не отдельной фракции частиц. Так, по опыту автора, для рассматриваемой технологической схемы при производстве цемента с удельной поверхностью по Блейну 3250-4250 см²/г u ≈ 2.5-3.5, что коррелируется с данными изготовителя одного из самых распространенных динамических сепараторов третьего поколения (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость удельной поверхности цемента по Блейну от циркуляционной нагрузки и циркуляционного фактора для динамического сепаратора O-Sepa.

Чтобы определить циркуляционную нагрузку по формуле (1), требуется знать массовые потоки (т/ч) цемента F и крупки C. При стабильном режиме работы F равен питанию системы помола (fresh feed), т.е. известен. Массовый поток (или расход) крупки C измеряют посредством поточного весоизмерителя, правда, не очень надежного устройства. Из-за: колебаний свойств цемента, угла потока сыпучего материала на лоток/лопатку весоизмерителя, загрязнений тензодатчика и, возможно, сбоев электроники периодически он выдает информацию, далекую от действительности. Конечно, для ее корректировки можно ввести поправочный коэффициент. Например, если по данным устройства C=80 т/ч, а фактический массовый поток крупки в полтора раза больше, то поправочный коэффициент равен 1.5. Только, к сожалению, фактический массовый поток невозможно определить без какого-либо дублирующего очень точного весоизмерителя. Для его приблизительной оценки можно воспользоваться: 1 — данными гранулометрического анализа (2) или 2 — удельной поверхностью по Блейну (4) питания сепаратора, цемента и крупки.

Рассмотрим первый вариант. Если в уравнении (1) vf выразить через формулы (1) или (2) подраздела «Материальный баланс», то получим (2). В ней фигурируют суммы полных проходов питания сепаратора, цемента и крупки, взятые либо из результатов лазерной гранулометрии, либо из данных аэроситового анализа2.

u=∑Qf(x)−∑Qs(x)∑Qs(x)−∑Qc(x)(2)\begin{equation} u = \frac{\sum Q_f(x) — \sum Q_s(x)}{\sum Q_s(x) — \sum Q_c(x)} \tag{2} \end{equation}

Обозначения:

∑Qs(x) [%], ∑Qf(x) [%], ∑Qc(x) [%] — суммы полных проходов питания сепаратора, цемента и крупки, соответственно.

Заменив суммы полных проходов на частные остатки в формуле (2), можно рассчитать циркуляционную нагрузку для каждой отдельной фракции частиц (опять же, по результатам лазерной гранулометрии или аэроситового анализа):

u=qf(x)−qs(x)qs(x)−qc(x)(3)\begin{equation} u = \frac{q_f(x) — q_s(x)}{q_s(x) — q_c(x)} \tag{3} \end{equation}

К методам определения циркуляционной нагрузки по (2) и (3) следует относиться с осторожностью, т.к. даже небольшие отклонения гранулометрического анализа с большой долей вероятности приведут к ложному результату.

Второй вариант более эмпирический, чем строго математический. В нем вместо полных проходов или частных остатков применяют удельную поверхность по Блейну:

uB=Bf−BcBs−Bf(4)\begin{equation} u_B = \frac{B_f — B_c}{B_s — B_f} \tag{4} \end{equation}

Обозначения:

Bs [см²/г], Bf [см²/г], Bc [см²/г] — удельная поверхность по Блейну питания сепаратора, цемента и крупки, соответственно.

Тем не менее, такой метод определения циркуляционной нагрузки подходит для рутинного операционного контроля.

Процедура отбора проб для двух последних вариантов определения циркуляционной нагрузки (лазерный гранулометр и Блейн) описана в следующем подразделе.

  1. Безразмерная величина. ↩︎
  2. Для распространенных в цементных лабораториях аэросит (air jet sieve) доступен следующий размерный ряд ячеек: 20, 25, 32, 36, 38, 40, 45, 50, 53, 56, 63, 71, 75, 80, 90, 100 мкм и т.д. С учетом того что массовая доля частиц 0-30 мкм в цементе может достигать более 50%, для более-менее корректного расчета циркуляционной нагрузки требуются сита <20 мкм, которые достаточно тяжело приобрести. ↩︎

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *