Pahat pölykertymät (kuvassa), pitkät huoltoseisokit ja voittojen pysähtyminen saivat erään teräsyhtiön etsimään parempaa ratkaisua happipohjaiseen hapetusuuniinsa (BOF). Vaarallisten olosuhteiden ja fyysisen testauksen riskin vuoksi yritys haki CFD-palveluitamme sovelluksen optimoimiseksi.
Teräksenvalmistus: Perusasiat
Teräksenvalmistusprosessissa BOF-uunissa jalostetaan sulaa raakarautaa ja romua teräkseksi . Prosessi sisältää yleensä useita vaiheita, mutta se alkaa romun ja sulan raakarautaöljyn päätymisestä masuuniin. Prosessissa syntyy merkittävästi tuhkaa, nokea ja muita epäpuhtauksia, jotka sitten kulkeutuvat BOF:n haihdutusjäähdytystorniin kanavan kautta. Haihdutusjäähdytystornissa kaasu johdetaan tornin kärkeen, jossa se jäähdytetään nopeasti ja voimakkaasti suihkulla.
Kaasun mukana kulkeutunut saastunut pöly putoaa tornin pohjaan, jossa se poltetaan. Jos suihkuputken asettelussa on kuitenkin puutteita, kuten tämän asiakkaan tapauksessa, syntyy vakavia pölykertymiä. Tämä tarkoittaa, että suihku, joka törmää tulevaan kaasuun mutta ei haihdu, tarttuu seinään ja kerää pölyä, kuten alla olevassa kuvassa näkyy. Punainen alue on vettä, joka ei ole haihtunut ja joka on tarttunut seiniin keräten pölyä.
Jos tätä prosessia jatketaan pysähtymättä puhdistamaan pölyä tornin seinämiltä, suihku kerääntyy edelleen tahmeaan pölyyn ja kerää yhä enemmän pölyä. Lopulta yritys joutuu pysäyttämään prosessin huollon vuoksi. Tämä seisokkiaika johtaa työntekijöiden terveysongelmiin, menetettyihin voittoihin ja kestämättömiin liiketoimintakäytäntöihin.
Prosessin optimointi CFD:n avulla
Tehtävämme oli suunnitella optimaalinen suutinasettelu, jotta suihku kohtaisi kaasun tornin sisäänkäynnillä ja haihtuisi kokonaan, jolloin pöly putoaisi tornin pohjalle, jossa se poltettaisiin asianmukaisesti. Meidän oli tehtävä tämä niin, että seinien kastuminen oli mahdollisimman vähäistä ja että aikaa ja tilaa oli vähän.
Tässä prosessissa tavanomaisissa suuttimien sijoittelumalleissa kuusi injektoria sijoitetaan tasaisin välein pyöreän jäähdytystornin seinämän suuntaisesti juuri silloin, kun kaasu tulee torniin. Tavanomaisen ajattelutavan noudattamisen sijasta, koska tämä aiheutti selvästi vakavia ongelmia asiakkaallemme, halusimme vastauksia seuraaviin kysymyksiin: Miten suuttimet pitäisi sijoittaa? Missä syvyydessä ne olisi asetettava tähän torniin? Onko olemassa optimaalinen ruiskutus- ja ruiskutuskulma?
Vastataksemme näihin kysymyksiin me verkotimme ensin koko tornin, tulo- ja poistokanavat sekä suuttimien suuttimet. Näin CFD-ohjelmistomme pystyi suorittamaan kehittyneitä virtausmekaniikkalaskelmia pienissä, äärellisissä pisteissä koko sovelluksen alueella. Tämän jälkeen pystyimme arvioimaan, mitä nykyisen prosessin aikana tapahtui, sekä suuttimien sijoittelun suunnittelua, joka optimoisi haihdutusjäähdytystornin prosessin.
Kun visualisoimme jäljempänä esitetyn, lämpötilagradienttien värittämän suihkupilven, havaitsimme, että kuusi suutinlinjaa, jotka sijaitsivat lähekkäin suoraan kaasun sisääntuloa vastapäätä, haihdutti suihkun tehokkaasti ja esti seinämän kastumisen. Lisäksi tämä suutinten sijoittelu vähensi merkittävästi pölyn kertymistä koko tornissa.
ROI ja jatkuva parantaminen
Tulosten avulla tämä yritys hyötyi huoltoseisokkien vähenemisestä, suuremmasta tuotosta ja suuremmasta työturvallisuudesta. Tällaisissa ympäristöissä, joissa fyysinen testaus on mahdotonta, CFD-palvelumme tarjoavat ratkaisun, jota muut mallinnusohjelmistot eivät pysty tarjoamaan.
Perushappiuunit ovat vain yksi paikka, jossa CFD osoittautui hyödylliseksi tälle asiakkaalle. Ottaen huomioon useimpien terästehtaiden vaaralliset ympäristöt, toteutamme testaus- ja CFD-ratkaisuja asiakkaille monenlaisissa terässovelluksissa ja koko teräksenvalmistusprosessin aikana.
Jos haluat keskustella aiheesta syvällisemmin, ota meihin yhteyttä tai ole minuun suoraan yhteydessä LinkedInin kautta.
Lisää CFD-simulaatioita löydät YouTube-sivuiltamme!