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Analyse des sprays

Atténuer les risques et améliorer la durabilité des applications de l'acier


9

Nov. 20



Une grave accumulation de poussière (ici), des temps d'arrêt prolongés pour la maintenance et une stagnation des bénéfices ont poussé une entreprise sidérurgique à chercher une meilleure solution pour son convertisseur à oxygène de base (CBO). En raison des conditions dangereuses et du risque de tests physiques, l'entreprise a fait appel à nos services de CFD pour optimiser l'application.

Fabrication d'acier : Les bases

Dans le processus de fabrication de l'acier, un CBO affine la fonte brute fondue et la ferraille pour en faire de l'acier. Ce processus comporte généralement plusieurs étapes mais commence par l'entrée de la ferraille et de la fonte brute en fusion dans un haut fourneau. Ce processus génère d'importantes quantités de cendres, de suie et d'autres polluants, qui entrent ensuite dans la tour de refroidissement par évaporation du CBO par un conduit. Dans la tour de refroidissement par évaporation, le gaz pénètre au sommet de la tour où il est rapidement et puissamment refroidi par un spray.

La poussière polluée, entraînée dans le gaz, tombe ensuite à la base de la tour où elle est incinérée. Cependant, si la disposition de la lance de pulvérisation est défectueuse, comme c'était le cas chez ce client, il se produit une grave accumulation de poussière. Cela signifie que le spray qui entre en collision avec le gaz entrant, mais qui ne s'évapore pas, colle au mur et recueille la poussière, comme indiqué ci-dessous. La zone rouge est l'eau qui ne s'est pas évaporée et qui est collée aux murs en recueillant la poussière.

Si ce processus se poursuit sans s'arrêter pour nettoyer la poussière des murs de la tour, le spray continue à se déposer sur la poussière collante et recueille de plus en plus de poussière. Finalement, l'entreprise est obligée d'arrêter le processus pour des raisons de maintenance. Cet arrêt entraîne des problèmes de santé pour les travailleurs, des pertes de profits et des pratiques commerciales non durables.

Optimisation du processus à l'aide de la CFD

Notre tâche consistait à concevoir une disposition optimale des buses, afin que le jet rencontre le gaz à l'entrée de la tour et s'évapore complètement, de sorte que la poussière tombe au fond de la tour où elle sera incinérée de manière appropriée. Nous devions faire cela en ayant à l'esprit la minimisation du mouillage des murs et des domaines de temps et d'espace réduits.

Dans ce processus, les conceptions conventionnelles de la disposition des buses placent six injecteurs à des intervalles réguliers le long de la paroi circulaire de la tour de refroidissement, juste au moment où le gaz entre dans la tour. Plutôt que de suivre la pensée conventionnelle, car cela causait clairement de graves problèmes à notre client, nous voulions des réponses à des questions telles que Comment devrions-nous disposer les injecteurs ? À quelle profondeur doivent-elles être insérées pour cette tour particulière ? Y a-t-il un angle d'injection et de pulvérisation optimal ?

Pour répondre à ces questions, nous avons d'abord maillé toute la tour, les conduits d'entrée et de sortie, et les lances des buses. Cela a permis à notre logiciel CFD d'effectuer des calculs avancés de mécanique des flux en des points petits et finis sur l'ensemble de l'application. Nous avons ensuite pu évaluer à la fois ce qui se passait pendant le processus en cours et la conception de la disposition des buses qui permettrait d'optimiser le processus de la tour de refroidissement par évaporation.

Lorsque nous avons visualisé le panache de pulvérisation coloré par des gradients de température, illustré ci-dessous, nous avons constaté que six lances de buse situées à intervalles rapprochés directement en face de l'entrée de gaz faisaient effectivement évaporer le spray et empêchaient le mouillage des murs. En outre, cette disposition des buses a réduit de manière significative l'accumulation de poussière dans toute la tour.

Retour sur investissement et amélioration continue

Grâce à ces résultats, cette entreprise a bénéficié d'une diminution des temps d'arrêt pour maintenance, d'un rendement plus élevé et d'une plus grande sécurité des employés. Dans des environnements comme celui-ci, où les tests physiques sont impossibles, nos services CFD offrent une solution inégalée par les autres logiciels de modélisation.

Le générateur d'oxygène de base n'est qu'un seul endroit où la CFD s'est avérée utile pour ce client. Compte tenu des environnements dangereux de la plupart des aciéries, nous mettons en œuvre des solutions de test et de CFD pour les clients dans une large gamme d'applications sidérurgiques et tout au long du processus de fabrication de l'acier.

Si vous souhaitez discuter de ce sujet plus en profondeur, veuillez nous contacter ou me contacter directement via LinkedIn.

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