globe Menu Zoeken
Sproeianalyse

Risicobeperking en meer duurzaamheid bij toepassingen in de staalindustrie


9

Nov 20



Ernstige stofklontering (hier te zien), langere onderhoudsonderbrekingen en winststagnatie deden een staalbedrijf op zoek gaan naar een betere oplossing voor hun basiszuurstofoven (BOF). Vanwege de gevaarlijke omstandigheden en het risico van fysische testen, zocht het bedrijf onze CFD-diensten om de toepassing te optimaliseren.

Staalbereiding: De grondbeginselen

In het staalproductieproces raffineert een BOF gesmolten ruwijzer en schroot tot staal. Dit proces omvat gewoonlijk meerdere fasen, maar begint met schroot en gesmolten ruwijzer dat een hoogoven ingaat. Bij dit proces komen aanzienlijke hoeveelheden as, roet en andere verontreinigende stoffen vrij, die dan via een kanaal in de verdampingskoeltoren van de BOF terechtkomen. In de verdampingskoeltoren komt het gas in de top van de toren, waar het snel en krachtig door een nevel wordt afgekoeld.

Het in het gas meegevoerde verontreinigde stof valt dan naar de basis van de toren, waar het verbrand wordt. Als de sproeilans echter niet goed ontworpen is, zoals bij deze klant het geval was, dan ontstaan er ernstige stofklonteringen. Dit betekent dat de nevel die tegen het binnenkomende gas botst, maar niet verdampt, aan de wand blijft kleven en stof verzamelt, zoals hieronder te zien is. Het rode gebied is water dat niet verdampt is en aan de wanden vastgekleefd zit om stof te verzamelen.

Als dit proces doorgaat zonder te stoppen om het stof van de torenwanden te verwijderen, blijft er nevel op het kleverige stof komen en verzamelt zich steeds meer stof. Uiteindelijk is het bedrijf genoodzaakt het proces te stoppen voor onderhoud. Deze onderbreking leidt tot gezondheidsproblemen voor de werknemers, winstderving en onhoudbare bedrijfspraktijken.

Het proces optimaliseren met CFD

Onze taak was een optimale sproeieropstelling te ontwerpen, zodat de nevel het gas bij de ingang van de toren zou ontmoeten en volledig zou verdampen, zodat het stof naar de bodem van de toren zou vallen, waar het op de juiste manier verbrand zou worden. Wij moesten dit doen met een zo gering mogelijke bevochtiging van de wanden en korte tijd- en ruimtedomeinen in gedachten.

Bij dit proces plaatsen conventionele ontwerpen voor de plaatsing van verstuivers zes verstuivers op gelijke afstanden van elkaar langs de cirkelvormige wand van de koeltoren, juist op het moment dat het gas de toren binnenkomt. In plaats van de conventionele denkwijze te volgen, aangezien dit onze klant duidelijk ernstige problemen opleverde, wilden wij antwoorden op vragen als: Hoe moeten wij de sproeiers plaatsen? Op welke diepte moeten ze voor deze specifieke toren worden ingebracht? Is er een optimale injectie- en spuithoek?

Om deze vragen te beantwoorden, hebben wij eerst de hele toren, de in- en uitgangskanalen, en de sproeierlansen gemaasd. Daardoor kon onze CFD software geavanceerde stromingsmechanische berekeningen uitvoeren op kleine, eindige punten in de hele toepassing. Wij konden dan zowel beoordelen wat er tijdens het huidige proces gebeurde, als het ontwerp van de sproeier-layout dat het verdampingskoeltorenproces zou optimaliseren.

Toen wij de door temperatuurgradiënten gekleurde nevelpluim visualiseerden, zoals hieronder te zien is, ontdekten wij dat zes dicht tegenover elkaar geplaatste sproeierlansen de nevel op doeltreffende wijze verdampten en bevochtiging van de wanden voorkwamen. Bovendien verminderde deze sproeieropstelling aanzienlijk het klonteren van stof in de hele toren.

ROI en voortdurende verbetering

Met de resultaten profiteerde dit bedrijf van minder onderhoudsonderbrekingen, een hogere opbrengst en meer veiligheid voor de werknemers. In omgevingen zoals deze, waar fysische tests onmogelijk zijn, bieden onze CFD-diensten een oplossing die door andere modelleringssoftware niet geëvenaard wordt.

De oxystaaloven is slechts één van de plaatsen waar CFD nuttig bleek voor deze klant. Gezien de gevaarlijke omgevingen van de meeste staalfabrieken, implementeren wij test- en CFD oplossingen voor klanten in een breed scala van staaltoepassingen en gedurende het hele staalproductieproces.

Als u dieper op dit onderwerp wilt ingaan, neem dan contact met ons op of maak rechtstreeks contact met mij via LinkedIn.

Voor meer CFD simulaties kunt u terecht op onze YouTube pagina!