行业应用

Industry application

行业能力

生产车间除尘节能解决方案
除尘过程仿真与优化节能解决方案

一、方案概述

在冶金行业中，炼铁和炼钢都是一种很常见的工艺，从炼铁前的烧结和炼结，经炼铁、炼钢直至轧钢都会产生大量的除尘灰。这些灰尘一方面影响工人的工作环境和身体健康，引起空气污ran；另一方面灰尘对设备的运行和寿命也造成影响。因此在冶金行业各生产工段已普遍配备除尘设备。风机是冶金行业除尘系统的主要动力设备，并以最大风量长期运行，以满足除尘要求。应用现代计算机流体力学与计算技术结合的CFD手段对风机除尘系统做分析研究，优化除尘效果、降低能耗，从而可以帮助企业实现节能减排、降本增效目标。

应用价值

  1. 安全监测：通过仿真计算技术数值模拟不同工段各风机的除尘情况，分析风机除尘效果，研究风机性能、风机位置、管道布局以及工况环境对除尘效果和能耗的影响。
  2. 优化设计：借助数值仿真和数据分析手段，优化各工段各个风机的参数、安装位置和布局，以达到最佳除尘效果和最低能耗。
  3. 提升效率：通过风机除尘数值仿真可以缩短除尘系统优化周期，降低除尘系统调试次数，提升风机除尘系统稳定性和一致性。
  4. 节能降耗：针对风机的运行工况进行控制策略优化，通过变频调速技术精准调节控制参数，使得风机除尘功率“按需运行”，节能降耗。

二、实现方式

以三维建模为基础，通过流体仿真、结构仿真和多物理场仿真，优化流体设计与除尘系统参数，达到节能增效的目的。

  1. 计算流体力学：建立流动仿真模型，支持内流场和外流场的流动仿真模拟，同时支持可压缩、不可压缩流体仿真，支持毫米到百米的长度流场模拟，支持微秒级到天级的多时空模拟。
  2. 离散粒子仿真：建立颗粒运动模型，支持跟踪每个颗粒的运动轨迹，仿真颗粒间的碰撞过程，包括颗粒的运动和旋转，支持颗粒分布、颗粒运动、颗粒反应等瞬态仿真支持多种尺度的离散粒子运动和颗粒、流体耦合仿真收集整理高炉实时运行数据（风参数、能量数据等）与设备资料，实现全要素数据实时传输与标准化处理。
  3. 热仿真：建立热流场仿真模型获取内部温度和流动分布，建立流体、固体颗粒、多相间传热模型,获取温度场分布。
  4. 多目标优化：建立多物理场，能够支持流体、结构、物化反应、热等物理场下的产品模拟；设计多目标优化算法，对产品性能进行多目标优化、鲁棒设计等深入的研究工作，并提供了直观的工具迅速选择到优化的设计方案。

 

三、实现目标

  1. 颗粒粉尘除尘仿真：仿真模拟固体颗粒粉尘的流动；仿真模拟固体颗粒粉尘除尘过程；仿真模拟除尘风机作用下粉尘和空气的相互作用；
  2. 湿颗粒和蒸汽除尘仿真：仿真模拟蒸汽、湿颗粒运动过程；耦合空气流动、湿颗粒和蒸汽运动；仿真模拟湿颗粒、蒸汽除尘过程；
  3. 楚尘风口仿真优化：优化除尘系统风口位置；优化除尘系统风口拓扑结构；优化除尘系统风口数量（流量）；
  4. 除尘管道拓扑仿真优化：优化管道内部流动；优化管道压降；优化粉尘沉积和除尘效果；
  5. 管道布局仿真优化：优化管道系统压力损失；优化管道系统内粉尘沉积现象；优化布局，降低能耗；
  6. 除尘系统节能优化：优化设备除尘系统能耗；优化厂房除尘系统能耗；优化除尘系统耗材、损耗；。

  

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