Η σοβαρή συσσώρευση σκόνης (εδώ), ο παρατεταμένος χρόνος διακοπής της συντήρησης και η στασιμότητα των κερδών ανάγκασαν μια εταιρεία χάλυβα να αναζητήσει μια καλύτερη λύση για τον βασικό κλίβανο οξυγόνου (BOF). Λόγω των επικίνδυνων συνθηκών και του κινδύνου των φυσικών δοκιμών, η εταιρεία αναζήτησε τις υπηρεσίες μας CFD για τη βελτιστοποίηση της εφαρμογής.
Παραγωγή χάλυβα: Οπλισμός: Τα βασικά
Κατά τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα, ένας BOF διυλίζει το λιωμένο χυτοσίδηρο και τα θραύσματα σε χάλυβα. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει συνήθως πολλαπλά στάδια, αλλά ξεκινά με την είσοδο σκραπ και λιωμένου χυτοσίδηρου σε ένα υψικάμινο. Αυτή η διαδικασία παράγει σημαντική τέφρα, αιθάλη και άλλους ρύπους, οι οποίοι στη συνέχεια εισέρχονται στον πύργο ψύξης εξάτμισης του BOF μέσω ενός αγωγού. Στον πύργο ψύξης εξάτμισης, το αέριο εισέρχεται στην κορυφή του πύργου, όπου ψύχεται γρήγορα και ισχυρά από έναν ψεκασμό.
Η μολυσμένη σκόνη, που παρασύρεται από το αέριο, πέφτει στη συνέχεια στη βάση του πύργου όπου αποτεφρώνεται. Ωστόσο, εάν η διάταξη της λόγχης ψεκασμού είναι ελαττωματική, όπως συνέβη στην περίπτωση αυτού του πελάτη, εμφανίζεται σοβαρή συσσωμάτωση σκόνης . Αυτό σημαίνει ότι ο ψεκασμός που συγκρούεται με το εισερχόμενο αέριο, αλλά δεν εξατμίζεται, κολλάει στον τοίχο και συγκεντρώνει σκόνη, όπως φαίνεται παρακάτω. Η κόκκινη περιοχή είναι νερό που δεν έχει εξατμιστεί και έχει κολλήσει στους τοίχους συγκεντρώνοντας σκόνη.
Εάν αυτή η διαδικασία συνεχιστεί χωρίς να σταματήσετε να καθαρίζετε τη σκόνη από τα τοιχώματα του πύργου, το σπρέι συνεχίζει να συγκεντρώνεται στην κολλώδη σκόνη και συγκεντρώνει όλο και περισσότερη σκόνη. Τελικά, η εταιρεία αναγκάζεται να σταματήσει τη διαδικασία για συντήρηση. Αυτή η διακοπή λειτουργίας έχει ως αποτέλεσμα προβλήματα υγείας των εργαζομένων, διαφυγόντα κέρδη και μη βιώσιμες επιχειρηματικές πρακτικές.
Βελτιστοποίηση της διαδικασίας με χρήση CFD
Το έργο μας ήταν να σχεδιάσουμε μια βέλτιστη διάταξη ακροφυσίων, ώστε το ψεκαστικό υγρό να συναντά το αέριο στην είσοδο του πύργου και να εξατμίζεται πλήρως, ώστε η σκόνη να πέφτει στον πυθμένα του πύργου, όπου θα αποτεφρώνεται κατάλληλα. Έπρεπε να το κάνουμε αυτό με γνώμονα την ελαχιστοποίηση της ύγρανσης των τοιχωμάτων και τους μικρούς τομείς χρόνου και χώρου.
Σε αυτή τη διαδικασία, τα συμβατικά σχέδια διάταξης ακροφυσίων τοποθετούν έξι εγχυτήρες σε ομοιόμορφα διαστήματα κατά μήκος του κυκλικού τοιχώματος του πύργου ψύξης ακριβώς κατά την είσοδο του αερίου στον πύργο. Αντί να ακολουθήσουμε τη συμβατική σκέψη, καθώς αυτό σαφώς δημιουργούσε σοβαρά προβλήματα στον πελάτη μας, θέλαμε απαντήσεις σε ερωτήματα όπως: Πώς πρέπει να τοποθετήσουμε τα ακροφύσια Σε ποιο βάθος πρέπει να τοποθετηθούν για τον συγκεκριμένο πύργο Υπάρχει βέλτιστη γωνία έγχυσης και ψεκασμού
Για να απαντήσουμε σε αυτά, πρώτα κάναμε πλέγμα ολόκληρου του πύργου, των αγωγών εισόδου και εξόδου και των ακροφυσίων. Αυτό επέτρεψε στο λογισμικό CFD να εκτελέσει προηγμένους υπολογισμούς μηχανικής ροής σε μικρά, πεπερασμένα σημεία σε ολόκληρη την εφαρμογή. Στη συνέχεια, μπορέσαμε να αξιολογήσουμε τόσο το τι συνέβαινε κατά την τρέχουσα διαδικασία, όσο και το σχεδιασμό της διάταξης των ακροφυσίων που θα βελτιστοποιούσε τη διαδικασία του πύργου ψύξης με εξάτμιση.
Όταν απεικονίσαμε τον πίδακα ψεκασμού χρωματισμένο από τις κλίσεις θερμοκρασίας, όπως φαίνεται παρακάτω, διαπιστώσαμε ότι έξι ακροφύσια που βρίσκονταν σε κοντινά διαστήματα ακριβώς απέναντι από την είσοδο του αερίου εξατμίζουν αποτελεσματικά τον ψεκασμό και αποτρέπουν την ύγρανση των τοιχωμάτων. Επιπλέον, αυτή η διάταξη ακροφυσίων μείωσε σημαντικά τη συσσωμάτωση σκόνης σε ολόκληρο τον πύργο.
ROI και συνεχής βελτίωση
Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα, η εν λόγω εταιρεία επωφελήθηκε από μειωμένο χρόνο διακοπής της συντήρησης, υψηλότερη απόδοση και μεγαλύτερη ασφάλεια των εργαζομένων. Σε περιβάλλοντα όπως αυτό, όπου οι φυσικές δοκιμές είναι αδύνατες, οι υπηρεσίες μας CFD προσφέρουν μια λύση που δεν συγκρίνεται με άλλο λογισμικό μοντελοποίησης.
Ο βασικός κλίβανος οξυγόνου είναι ένα μόνο σημείο όπου το CFD αποδείχθηκε χρήσιμο για αυτόν τον πελάτη. Λαμβάνοντας υπόψη τα επικίνδυνα περιβάλλοντα των περισσότερων χαλυβουργείων, εφαρμόζουμε λύσεις δοκιμών και CFD για πελάτες σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών χάλυβα και σε όλη τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα.
Αν θέλετε να συζητήσετε το θέμα σε μεγαλύτερο βάθος, επικοινωνήστε μαζί μας ή συνδεθείτε μαζί μου απευθείας μέσω LinkedIn.
Για περισσότερες προσομοιώσεις CFD επισκεφθείτε τη σελίδα μας στο YouTube!