Zaradi hudega dvigovanja prahu (prikazano na sliki), daljših izpadov zaradi vzdrževanja in stagnacije dobička je neko jeklarsko podjetje začelo iskati boljšo rešitev za svojo osnovno kisikovo peč (BOF). Zaradi nevarnih razmer in tveganja fizičnega testiranja je podjetje za optimizacijo uporabe poiskalo naše storitve CFD.
Proizvodnja jekla: Vključitev jekla: osnove
V procesu proizvodnje jekla se v peči BOF raztaljeno surovo železo in odpadke predela v jeklo. Ta postopek običajno vključuje več stopenj, vendar se začne z odpadki in staljenim surovim železom, ki vstopita v plavž. Pri tem procesu nastane veliko pepela, saj in drugih onesnaževal, ki nato skozi kanal vstopijo v uparjalni hladilni stolp v peči. V uparjalnem hladilnem stolpu plin vstopi v vrh stolpa, kjer ga hitro in močno ohladi razpršilo.
Onesnaženi prah, ki je ujet v plin, nato pade na dno stolpa, kjer se sežge. Če pa je razporeditev razpršilca napačna, kot je bilo v primeru te stranke, pride do hudega grudenja prahu. To pomeni, da se pršilo, ki trči z vstopajočim plinom, vendar ne izhlapi, prilepi na steno in zbira prah, kot je prikazano spodaj. Rdeče območje je voda, ki ni izhlapela in se je prilepila na stene ter zbira prah.
Če se ta postopek nadaljuje, ne da bi se ustavil in očistil prah s sten stolpa, se pršilo še naprej zbira na lepljivem prahu in nabira vedno več prahu. Sčasoma je podjetje prisiljeno ustaviti postopek zaradi vzdrževanja. Posledica tega zastoja so težave z zdravjem delavcev, izguba dobička in netrajnostne poslovne prakse.
Optimizacija procesa z uporabo CFD
Naša naloga je bila zasnovati optimalno razporeditev šob, da bi se pršilo srečalo s plinom pri vhodu v stolp in popolnoma izhlapelo, tako da bi prah padel na dno stolpa, kjer bi se ustrezno sežgal. Pri tem smo morali upoštevati čim manjše omočenje sten ter kratke časovne in prostorske domene.
Pri tem postopku je pri običajnih zasnovah postavitve šob šest injektorjev v enakomernih razmikih vzdolž okrogle stene hladilnega stolpa tik ob vstopu plina v stolp. Namesto da bi sledili konvencionalnemu razmišljanju, saj je to naši stranki očitno povzročalo hude težave, smo želeli dobiti odgovore na vprašanja, kot so: Kako naj razporedimo šobe? Na kakšni globini naj bodo vstavljene za ta stolp? Ali obstaja optimalni kot vbrizgavanja in brizganja?
Da bi odgovorili na ta vprašanja, smo najprej mrežno povezali celoten stolp, dovodne in odvodne kanale ter šobe. To je naši programski opremi CFD omogočilo izvajanje naprednih izračunov mehanike toka v majhnih končnih točkah po celotni aplikaciji. Tako smo lahko ocenili, kaj se dogaja med trenutnim procesom, in oblikovali postavitev šob, ki bi optimizirala proces uparjalnega hladilnega stolpa.
Ko smo vizualizirali razpršilni snop, obarvan s temperaturnimi gradienti, kot je prikazano spodaj, smo ugotovili, da je šest šob, ki so nameščene v tesnih razmikih neposredno nasproti dovoda plina, učinkovito uparjalo razpršilo in preprečevalo omočenje sten. Poleg tega je takšna razporeditev šob znatno zmanjšala količino prahu v celotnem stolpu.
Donosnost naložbe in nenehne izboljšave
Z uporabo rezultatov je to podjetje imelo koristi od manjšega števila izpadov pri vzdrževanju, večjega donosa in večje varnosti zaposlenih. V okoljih, kot je to, kjer fizično testiranje ni mogoče, naše storitve CFD ponujajo rešitev, ki ji ni para z drugo programsko opremo za modeliranje.
Osnovna kisikova peč je le ena od lokacij, kjer se je CFD izkazal za koristnega za to stranko. Glede na nevarna okolja večine jeklarn izvajamo testiranja in rešitve CFD za stranke v številnih jeklarskih aplikacijah in v celotnem procesu proizvodnje jekla.
Če se želite o tej temi poglobljeno pogovoriti, se obrnite na nas ali se z mano neposredno povežite prek omrežja LinkedIn.
Za več simulacij CFD obiščite našo stran na YouTubu!