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新日铁采用模拟技术制定炼钢车间的除尘措施

放大字体  缩小字体        中国有色金属网       发布日期:2013-07-02   浏览次数:46

核心提示:从炼钢转炉产生的冒烟会在厂房内扩散,并随时间的推移,粉尘会发生重力沉降,这一连串现象可以采用数值流体力学(CFD)进行计算

从炼钢转炉产生的冒烟会在厂房内扩散,并随时间的推移,粉尘会发生重力沉降,这一连串现象可以采用数值流体力学(CFD)进行计算。但是,由于计算对象是炼钢车间内庞大而复杂的流体,在操作循环过程中发生粉尘的状况会出现大的变化,使计算工作量变得很大。而且,由于这些流体是由大气、产生的气体和各种各样不同粒度的粉尘构成的混合相流,温度和流速随时间的变化大,因此输入的形状和网格的分割是否良好对计算结果影响很大,具有一定的计算难度。
为能在对应措施研究中保持上述计算具有必要的充分的精度,并能在短时间内实施,因此新日铁公司已积累了长达10年以上的与生产现场测定计划、模型的制作方法和临界条件设定有关的独有知识和技术。其主要事例介绍如下。
① 模型的制作方法
如果将计算对象空间假设为整个车间,计算的工作量就巨大,反之如果只将一部分做成模型,就无法得到较高的解析精度。因此,应具有能截取出既考虑到计算工作量,又考虑到精度的对象空间,对舍去的空间与临界面进行适当处理的技术。另外,输入形状的细致度也会成为计算工作量和计算精度的障碍。例如,将复杂的桥式吊车数据详细输入虽然是不实用的,但如果过于简单,产生气体的扩散方向与实际现象会相差悬殊,因此必须具有关键形状详细输入的技术。
② 临界条件的设定
由于在转炉火焰喷出的炉口附近难以对产生的气体或粉尘的浓度进行测定,因此必须根据远离炉口位置测定的结果来设定适当的临界条件。为此,新日铁公司通过许多炼钢车间的数据测定和解析研究,积累了临界条件的实际数据。
除了所涉及的技术和实际数据外,新日铁公司还对计算环境进行了完善,提高了环境模拟技术的准确性,从而使其能有效应用于各钢铁厂或相关公司的除尘措施研究。
根据采用前述的技术和实际数据解析来再现实际状况的结果可知,直线上升的粉尘主流在烟道除尘口基本被吸入,而与桥式吊车下部碰撞后向右侧岔开的粉尘副流被顶棚除尘口的吸入不充分,由此会导致操作落地的粉尘浓度升高。因此,对顶棚除尘口的除尘状况进行了解析研究,提出了扩大集尘罩,将抽风量提高到22千m3/min的设备对策。采取这一对策后,操作落地粉尘的浓度下降效果达到89%,预计可以抑制在目标值以下。采取该对策后的实测结果表明,操作落地粉尘的浓度下降效果达到87%,取得了与预测相同的效果。
 
 
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