Rauchbehandlungssystem – CO2
In wenigen Worten
EOLIOS ingénierie brachte sein Fachwissen ein, um das Gasumleitungsnetz einer Fabrik zu verbessern.
Rauchbehandlungssystem - CO2
Jahr
2024
Kunde
NC
Lokalisierung
Frankreich
Typologie
Industrieller Prozess
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Beschreibung des Projekts
Im Rahmen der Entwicklung eines Rauchgasbehandlungssystems, das sich besonders auf die Behandlung von Kohlendioxid (CO2) konzentriert, zielt das Projekt darauf ab, die bestehende Infrastruktur neu zu konfigurieren. Dies beinhaltet die Einrichtung eines neuen Netzwerks, das die Emissionen der Öfen in die CO2-Abscheidungsanlage leiten soll.
Dieses Netzwerk besteht hauptsächlich aus einem Inline-Ventilator, vier Registern zur Isolierung und Regulierung sowie einem Kamin mit doppelter Strömung, der mit konzentrischen Rohren ausgestattet ist. Ziel dieses Dokuments ist es, die Ergebnisse zu präsentieren, die durch die durchgeführten Simulationen für die drei untersuchten Betriebsarten erzielt wurden.
Im Rahmen unserer Studie konzentrieren wir uns auf mehrere Schlüsselaspekte. Zunächst einmal untersuchen wir genau, welche Probleme die Gasförderung beeinträchtigen könnten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt unserer Studie ist die Identifizierung von Bereichen, in denen das Risiko einer Säurekondensation besteht. Saures Kondenswasser kann zu übermäßiger Korrosion an Leitungen und Geräten führen, was schwere Schäden und hohe Reparaturkosten zur Folge haben kann. Durch die Analyse der Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen im System sind wir in der Lage, Risikobereiche zu identifizieren und Empfehlungen zur Minimierung der Auswirkungen von Korrosion zu geben.
Schließlich beinhaltet unsere Studie auch eine Bewertung der Druckverluste in den Leitungen. Druckverluste sind Verringerungen des Drucks einer Flüssigkeit, die entstehen, wenn sie durch Leitungen fließt. Diese Druckverluste können sich auf die Gesamteffizienz des Systems auswirken, zu höheren Energiekosten führen oder sogar die Ineffizienz des Systems verursachen. Durch die Analyse des Netzdesigns und die Verwendung fortschrittlicher mathematischer Modelle sind wir in der Lage, diese Druckverluste zu schätzen und Ihnen Lösungen zu ihrer Verringerung vorzuschlagen.
3D-Modell und Kontextelemente für die CFD-Simulation
Die anfängliche Gestaltung des 3D-Modells stützt sich auf die erhaltenen Dokumente. Aufgrund einiger Softwarebeschränkungen ist die geometrische Darstellung der Register vereinfacht und konzentriert sich ausschließlich auf die schwenkbaren Blätter.
Äußere Bedingungen
Mehrere äußere Bedingungen waren zu berücksichtigen:
- Bedingungen für die Untersuchung von Kondensationszonen,
- Bedingungen für die Analyse des Wärmezugs.
Die verschiedenen Betriebsarten von Schächten
Wir untersuchen drei Betriebsarten:
- der Grundmodus (Modus 1), eine Variante des Grundmodus (1,1 x Modus 1+),
- den Modus 1+ full bypass. Im Grundmodus wird der Strom zur CCU geleitet, wobei bestimmte Register geschlossen sind.
- Die Variante 1,1 x Modus 1+ leitet einen Teil des Luftstroms zum Kamin und behält dabei eine Verbindung zur CCU bei, während der Modus 1+ full bypass den gesamten Luftstrom zum Kamin mit entsprechenden Anpassungen der Register leitet.
Ergebnisse mit der Anfangskonfiguration
Im nächsten Teil werden die Ergebnisse der Simulationen dargelegt, wobei verschiedene Aspekte wie Druck, Geschwindigkeit und Temperatur hervorgehoben werden.
Die Bewertung der Druckverluste erfolgt durch die Berechnung der durchschnittlichen Druckdifferenz zwischen den Ein- und Auslassquerschnitten des Modells und liefert wichtige Informationen für mögliche zukünftige Verbesserungen.
Es wurden zwei Situationen untersucht: die Effizienz der Gasabsaugung bei ungünstigen Zugbedingungen (35°C, 1m/s) und das mögliche Risiko von Kondensation und Säurekondensation bei günstigen Bedingungen ( -10°C, 14.3 m/s).
Der Druck nimmt vom Oberlauf bis zum Ausgang des Schornsteins leicht ab. Dennoch kommt es an einem Register aufgrund seiner begrenzten Öffnung zu einem merklichen Druckverlust. Der Druckanstieg am Ausgang des Schornsteins ist auf eine bidirektionale Strömung zurückzuführen, die den Gasabzug stört und zu einem Druckanstieg führt.
Die tote Zone erreicht eine Mindesttemperatur, während der Temperaturabfall zur Schornsteinspitze hin anzeigt, dass in einen Teil des Schornsteins Luft einströmt.
Ziel der Studie war es, potenzielle Probleme zu identifizieren, die sich auf die Gasabsaugung und die Möglichkeit der Säurekondensation auswirken, und gleichzeitig die Druckverluste zu bewerten. Es wurden zwei Szenarien untersucht: die Effizienz der Gasabsaugung bei ungünstigen Zugbedingungen und das Risiko der Kondensation bei günstigen Bedingungen.
Die Ergebnisse zeigen drei Hauptprobleme auf:
- Ein nennenswerter inaktiver Bereich in der ersten Ableitung im Full-Bypass-Modus,
- Ein erweiterter inaktiver Bereich beim Öffnen einer bestimmten Regelung, der die Kondensation fördert und zu Druckverlusten führt,
- Ein Bereich, in dem Kondensation im Kamin bei einem doppelten Luftstrom auftritt.
Trotz dieser Herausforderungen haben wir die Isolierung des Kanals dimensioniert, die insgesamt leistungsfähig erscheint und nur geringe Wärmeverluste aufweist. Inaktive Bereiche mit möglichen Mängeln konnten speziell behandelt werden.
Ergebnisse mit der verbesserten Konfiguration
Dieser Abschnitt fasst die Simulationen der geometrischen Änderungen zusammen, einschließlich der Y-Einstellung des ersten Bypasses, des Hinzufügens eines Isolierregisters und der Verringerung der Höhe des zentralen Schornsteins. Extreme Bedingungen wurden verwendet, um den Druckverlust und die Säurekondensation in den Leitungen zu bewerten
Die Druckverteilung weist eine deutliche Ähnlichkeit mit der geometrischen Grundkonfiguration auf. Dies lässt sich dadurch erklären, dass am Ausgang des Schornsteins weiterhin eine bidirektionale Strömung vorhanden ist, wenn auch in geringerem Ausmaß.
In der obigen Abbildung ist zu erkennen, dass im oberen Teil des Schornsteins weiterhin eine bidirektionale Strömung besteht.
Die Abbildung zeigt, wie die Geschwindigkeit vor dem Ventilator verteilt wird. Diese Verteilung ist unproblematisch, da der geringere Querschnitt am Isolationsregister verhindert, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten eine inaktive Zone entsteht, und stattdessen bei hohen Geschwindigkeiten eine Zone erzeugt.
In diesem Abschnitt sollten drei spezifische Optimierungen bewertet werden: Anpassung des Y des ersten Bypass, Hinzufügen eines Isolierregisters in der Nähe des zweiten Bypass und Verringerung der Höhe des zentralen Schornsteins.
Die erste Optimierung bestand darin, das Y des ersten Bypasses zu verändern, um die Strömung zu verbessern und die toten Zonen zu reduzieren. Die Simulationen zeigten ein Verschwinden der Niedrigtemperaturzonen und eine Verringerung der Druckverluste.
Die zweite Optimierung fügte ein Isolationsregister in der Nähe des zweiten Bypasses hinzu, wodurch eine große tote Zone eliminiert wurde.
Die dritte Optimierung reduzierte die Höhe des zentralen Schornsteins und zeigte vor allem im ungünstigsten Szenario eine deutliche Verbesserung.
Schlussfolgerung
Ein tieferes Verständnis der Fluiddynamik im Zusammenhang mit Industrieschornsteinen ist entscheidend für deren optimalen Betrieb. Als Experten für CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) sind wir auf die Durchführung dieser entscheidenden Studien spezialisiert.
Dank unseres Know-hows können wir verschiedene Analysen für Industrieschornsteine durchführen, darunter :
- Die Bewertung des Wärmezugs
- Die Analyse von Druckverlusten
- Der Umgang mit der durch Staub verursachten Erosion in Rauchgasen
- Die Analyse der atmosphärischen Ausbreitung gemäß den Luftqualitätsstandards
- Die Bewertung der strukturellen Stabilität angesichts externer Belastungen
- Taupunktanalyse zur Vermeidung von Kondensation und deren negativen Folgen.
