Силното натрупване на прах (показано тук), продължителният престой за техническо обслужване и застоят в печалбата накараха една стоманодобивна компания да потърси по-добро решение за своята основна кислородна пещ (BOF). Поради опасните условия и риска от физически изпитвания компанията потърси нашите CFD услуги за оптимизиране на приложението.
Производство на стомана: Основи
В процеса на производство на стомана, BOF преработва разтопения чугун и скрап в стомана. Този процес обикновено включва няколко етапа, но започва със скрап и разтопен чугун, които влизат в доменна пещ. При този процес се генерират значително количество пепел, сажди и други замърсители, които след това постъпват в изпарителната охладителна кула на BOF през канал. В изпарителната охладителна кула газът навлиза във върха на кулата, където бързо и мощно се охлажда чрез разпръскване.
Замърсеният прах, увлечен в газа, пада в основата на кулата, където се изгаря. Ако обаче разположението на разпръскващия ланш е погрешно, както е в случая с този клиент, се получава силно струпване на прах. Това означава, че пръските, които се сблъскват с постъпващия газ, но не се изпаряват, залепват за стената и събират прах, както е показано по-долу. Червената област е вода, която не се е изпарила и е полепнала по стените, събирайки прах.
Ако този процес продължи, без да се спре, за да се почисти прахът от стените на кулата, пръските продължават да се събират върху полепналия прах и събират все повече прах. В крайна сметка компанията е принудена да спре процеса за поддръжка. Този престой води до проблеми със здравето на работниците, пропуснати ползи и неустойчиви бизнес практики.
Оптимизиране на процеса с помощта на CFD
Задачата ни беше да проектираме оптимално разположение на дюзите, така че пръските да се срещат с газа на входа на кулата и да се изпаряват напълно, така че прахът да пада на дъното на кулата, където да се изгаря по подходящ начин. Трябваше да направим това, като имаме предвид минимизиране на овлажняването на стените и кратките времеви и пространствени домейни.
При този процес конвенционалните проекти за разположение на дюзите поставят шест инжектора на равномерни разстояния по кръглата стена на охладителната кула точно когато газът влиза в кулата. Вместо да следваме конвенционалното мислене, тъй като това очевидно създаваше сериозни проблеми на нашия клиент, ние искахме да получим отговори на въпроси като: Как да разположим дюзите? На каква дълбочина трябва да бъдат поставени те за тази конкретна кула? Има ли оптимален ъгъл на впръскване и разпръскване?
За да отговорим на тези въпроси, първо направихме мрежа на цялата кула, на входните и изходните канали и на дюзите. Това позволи на нашия софтуер за CFD да извършва усъвършенствани изчисления на механиката на потока в малки, крайни точки в цялото приложение. След това можахме да оценим както случващото се по време на текущия процес, така и дизайна на разположението на дюзите, който би оптимизирал процеса на изпарителната охладителна кула.
Когато визуализирахме спрейния шлейф, оцветен от температурните градиенти, както е показано по-долу, установихме, че шест дюзи, разположени на близки интервали точно срещу входа на газа, ефективно изпаряват спрея и предотвратяват намокрянето на стените. Освен това това разположение на дюзите значително намалява количеството прах в цялата кула.
Възвръщаемост на инвестициите и непрекъснато усъвършенстване
Използвайки резултатите, тази компания се е възползвала от намаленото време за престой за поддръжка, по-високия добив и по-голямата безопасност на служителите. В среда като тази, където физическите тестове са невъзможни, нашите CFD услуги предлагат решение, несравнимо с друг софтуер за моделиране.
Основната кислородна пещ е само едно от местата, където CFD се оказа полезно за този клиент. Като се има предвид опасната среда в повечето стоманодобивни предприятия, ние прилагаме решения за тестване и CFD за клиенти в широк спектър от стоманени приложения и в целия процес на производство на стомана.
Ако искате да обсъдим темата по-задълбочено, моля, свържете се с нас или се свържете с мен директно чрез LinkedIn.
За повече CFD симулации посетете нашата страница в YouTube!