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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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Scheda tecnica :
Progetto di riconfigurazione dell'infrastruttura: sviluppo di un sistema di trattamento dei fumi basato sulla CO2
Nuova rete di condotte per la cattura della CO2: ottimizzazione delle emissioni del forno
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 dei forni verso il sistema di cattura della CO2.
Questa rete è composta 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.
Potenziali problemi per l'estrazione del fumo: analisi approfondita
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 attrezzature, con conseguenti danni 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 avere un impatto sull’efficienza complessiva del sistema, causando un aumento dei costi energetici e persino l’ inefficienza del sistema. Analizzando il design 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
Potenziali problemi per l'estrazione del fumo: analisi approfondita
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 e si concentra 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
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 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 le opportune regolazioni della serranda.
Simulazione CFD: configurazioni iniziali e migliorate della rete di trattamento dei fumi
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, 1m/s) e il possibile rischio di condensazione e condensazione acida in condizioni favorevoli ( -10°C, 14,3 m/s).
Studiare le sfide dell'estrazione del gas: identificare le zone morte, gestire la condensazione e gestire le perdite di pressione.
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 sta entrando in una parte del camino.
L’obiettivo dello studio era quello di identificare i potenziali problemi che influiscono sull’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
Risultati con una migliore confi gurazione
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 si spiega con la persistenza di un flusso bidirezionale all’uscita del camino, anche se di minore importanza.
La figura precedente 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 rappresenta un problema, poiché la sezione ridotta 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.
Studi CFD: comprensione e ottimizzazione della fluidodinamica nei camini industriali
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.
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Video riassuntivo dello studio
Il progetto mira a riconfigurare l’infrastruttura esistente per sviluppare un sistema di trattamento dei fumi incentrato sulla riduzione delle emissioni di anidride carbonica (CO2).
Ciò richiede l’implementazione di un sistema nuova rete di condotte per catturare e indirizzare le emissioni dei forni verso il sistema di cattura della CO2.
La rete è composta da un fan online con serrande per l’isolamento e la regolazione oltre a un camino a doppio flusso con canne fumarie concentriche.
Lo studio si concentra su diversi aspetti importanti.
In primo luogo, esamina il problemi che possono influire sull’estrazione del gas Tra queste, le aree a rischio di condensa acida, che può portare a un’eccessiva corrosione di tubi e attrezzature.
Analizzando il temperatura e umidità Vengono fornite raccomandazioni per ridurre al minimo gli effetti della corrosione.
Lo studio comprende anche una valutazione delle perdite di pressione nei condotti, che possono influire sull’efficienza complessiva del sistema e portare a costi energetici più elevati.
Per stimare queste perdite di pressione e proporre soluzioni per ridurle, vengono utilizzati modelli matematici avanzati.
Le simulazioni effettuate per le diverse modalità di funzionamento mostrano una significativa significativa caduta di pressione attraverso i registri a flusso bidirezionale che disturba l’estrazione del gas e zone inattive che favoriscono la condensazione .
Cependant, des I miglioramenti geometrici come la regolazione della Y del primo bypass, l’aggiunta di una serranda isolante e la riduzione dell’altezza del camino hanno ridotto questi problemi.
In conclusione, il progetto di riconfigurazione dell’infrastruttura per sviluppare un sistema di trattamento dei fumi basato sulla CO2 richiede aggiustamenti geometrici e ottimizzazioni per migliorare l’estrazione del gas, ridurre le perdite di carico e minimizzare il rischio di condensa.