Sistema di trattamento dei fumi – CO2
In poche parole
EOLIOS ingénierie ha fornito la sua esperienza per migliorare la rete di reindirizzamento del gas di un impianto.
Sistema di trattamento dei fumi - CO2
Anno
2024
Cliente
NC
Posizione
Francia
Tipologia
Processo industriale
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Descrizione del progetto
Nell’ambito dello sviluppo di un sistema di trattamento dei fumi, con particolare attenzione al trattamento dell’anidride carbonica (CO2), il progetto mira a riconfigurare l’infrastruttura esistente. Ciò comporta la creazione di una nuova rete per convogliare le emissioni dai forni al sistema di cattura della CO2.
Questa rete è costituita principalmente da un ventilatore in linea, quattro serrande per l’isolamento e la regolazione e un camino a doppio flusso dotato di condotti concentrici. Lo scopo di questo documento è presentare i risultati ottenuti dalle simulazioni effettuate per le tre modalità operative studiate.
Nel nostro studio ci concentriamo su diversi aspetti chiave. In primo luogo, stiamo esaminando da vicino i problemi che potrebbero riguardare l’estrazione del gas.
Un altro aspetto importante del nostro studio è l’identificazione delle aree a rischio di condensazione acida. La condensa acida può causare un’eccessiva corrosione delle tubature e delle apparecchiature, con conseguenti danni gravi e costi di riparazione elevati. Analizzando le condizioni di temperatura e umidità del sistema, siamo in grado di identificare le aree a rischio e di formulare raccomandazioni per ridurre al minimo gli effetti della corrosione.
Infine, il nostro studio include anche una valutazione delle perdite di pressione nei condotti. Le perdite di carico sono diminuzioni della pressione del fluido durante il suo scorrimento nei tubi. Queste perdite di pressione possono influire sull’efficienza complessiva del sistema, determinando un aumento dei costi energetici e persino l’inefficienza del sistema. Analizzando la progettazione della rete e utilizzando modelli matematici avanzati, siamo in grado di stimare queste perdite di carico e di proporre soluzioni per ridurle.
Modello 3D ed elementi contestuali per la simulazione CFD
La progettazione iniziale del modello 3D si basa sui documenti ricevuti. A causa di alcune limitazioni del software, la rappresentazione geometrica dei registri è semplificata, concentrandosi esclusivamente sulle lame orientabili.
Condizioni esterne
È stato necessario considerare diverse condizioni esterne:
- Condizioni per lo studio delle zone di condensazione,
- Condizioni per l’analisi del tiraggio termico.
Le diverse modalità di funzionamento dei condotti
Si tratta di tre modalità operative:
- modalità base (modalità 1), una variante della modalità base (1.1 x modalità 1+),
- modalità 1+ bypass completo. In modalità base, il flusso è diretto alla CCU con registri specifici chiusi.
- La variante 1.1 x Modo 1+ dirige una parte del flusso verso il camino mantenendo un collegamento con la CCU, mentre il bypass completo Modo 1+ dirige l’intero flusso verso il camino con opportune regolazioni della serranda.
Risultati con la configurazione iniziale
La sezione seguente presenta i risultati delle simulazioni, evidenziando vari aspetti come la pressione, la velocità e la temperatura.
Le perdite di carico vengono valutate calcolando la differenza di pressione media tra le sezioni di ingresso e di uscita del modello, fornendo informazioni essenziali per eventuali miglioramenti futuri.
Sono state esaminate due situazioni: l’efficienza dell’estrazione del gas in condizioni di corrente d’aria sfavorevoli (35°C, 1 m/s) e il possibile rischio di condensazione e condensazione acida in condizioni favorevoli (-10°C, 14,3 m/s).
La pressione diminuisce leggermente da monte verso l’uscita del camino. Tuttavia, in una serranda si verifica una caduta di pressione significativa a causa della sua apertura limitata. L’aumento della pressione all’uscita del camino è dovuto alla presenza di un flusso bidirezionale, che interrompe l’estrazione dei gas e provoca un aumento della pressione.
La zona morta raggiunge una temperatura minima, mentre il calo di temperatura verso la parte superiore del camino indica che l’aria entra in una parte del camino.
L’obiettivo dello studio era quello di identificare i potenziali problemi di estrazione del gas e la possibilità di condensazione degli acidi, valutando al contempo le perdite di pressione. Sono stati esaminati due scenari: l’efficienza dell’estrazione del gas in condizioni di tiraggio sfavorevoli e il rischio di condensazione in condizioni favorevoli.
I risultati evidenziano tre questioni principali:
- Una zona inattiva notevole nel primo bypass in modalità full bypass,
- Una zona inattiva prolungata quando si apre un comando specifico, che favorisce la formazione di condensa e provoca perdite di pressione,
- Un’area in cui compare la condensa nel camino con un doppio flusso.
Nonostante queste difficoltà, abbiamo dimensionato l’isolamento dei condotti, che sembra funzionare bene nel complesso, con solo una leggera perdita di calore. Le aree inattive con possibili difetti sono state trattate in modo specifico.
Risultati con la configurazione migliorata
Questa sezione riassume le simulazioni delle modifiche geometriche, tra cui la regolazione della Y del primo bypass, l’aggiunta di una serranda di isolamento e la riduzione dell’altezza del camino centrale. Condizioni estreme sono stati utilizzati per valutare le perdite di pressione e la condensazione degli acidi nei condotti.
La distribuzione della pressione mostra una marcata somiglianza con la configurazione geometrica di base. Ciò può essere spiegato dalla persistenza di un flusso bidirezionale all’uscita del camino, anche se di minore importanza.
La figura sopra mostra che nella parte superiore del camino persiste un flusso bidirezionale.
L’illustrazione mostra come viene distribuita la velocità a monte del ventilatore. Questa distribuzione non costituisce un problema, poiché la sezione ridotta in corrispondenza della serranda di isolamento impedisce la creazione di una zona inattiva a bassa velocità e genera invece una zona ad alta velocità.
L’obiettivo di questa sezione era quello di valutare tre ottimizzazioni specifiche: la regolazione della Y del primo bypass, l’aggiunta di una serranda di isolamento vicino al secondo bypass e la riduzione dell’altezza del camino centrale.
La prima ottimizzazione ha comportato la modifica della Y del primo bypass per migliorare il flusso e ridurre le zone morte. Le simulazioni hanno mostrato la scomparsa delle zone a bassa temperatura e una riduzione delle perdite di carico.
La seconda ottimizzazione ha aggiunto una serranda di isolamento vicino al secondo bypass, eliminando un’ampia zona morta.
La terza ottimizzazione ha ridotto l’altezza del camino centrale, mostrando un miglioramento significativo, soprattutto nello scenario peggiore.
Conclusione
La comprensione della fluidodinamica associata alle ciminiere industriali è essenziale per garantirne il funzionamento ottimale. In quanto esperti di simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics), siamo specializzati nella realizzazione di questi studi cruciali.
La nostra esperienza ci consente di effettuare una serie di analisi per i camini industriali, tra cui :
- Valutazione del tiraggio termico
- Analisi delle perdite di pressione
- Gestione dell’erosione causata dalle polveri nei gas di scarico
- Analisi della dispersione atmosferica secondo gli standard di qualità dell’aria
- Valutare la stabilità strutturale di fronte ai costi esterni
- Analisi del punto di rugiada per prevenire la condensa e le sue conseguenze dannose.
