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    国内某企业提供全套大中型新型干法水泥生产线的研发、设计、制造、工程建设总承包系统集成服务。在其海外项目交付验收过程中,旋分设备出现分离效率低于设计值的问题,需要实施人员前往现场短期内找出原因,解决问题。

    海基科技协助该单位在调试过程中进行内部颗粒流动特性分析,用更低的成本、更短的周期向设计人员提供旋风分离器的内部的流动情况,为设备的改进优化提供可靠依据。海基科技仿真工程师采用基于CPFD(计算颗粒流体力学)技术分别对设备原型和改进型进行分析,了解内部颗粒运动情况并预测分离效率。通过对两型旋风分离器进行了仿真分析,计算得到的分离效均和客户的试验值相吻合。由于模拟模型涉及到客户商业机密,在此不做具体展示。

    图4.1 改型前底部出口颗粒流量



    改型后底部出口颗粒流量


    德国工程咨询公司Aixprocess借助Barracuda软件来分析和改进水泥制造客户的流程和设备,大大降低了开发成本。图4.2为Aixprocess公司为某水泥企业分解炉做的热态模拟,获得了分解炉内部的详细流场信息,为设备及操作工艺参数的优化提供了可靠地理论依据。旋风分离器作为水泥生产工艺的重要设备,Aixprocess公司也为各水泥企业做了大量的咨询服务,如图4.3。

    图4.2 水泥分解炉热态模拟结果



    图4.3 旋风分离器优化设计结果

    FLSmidth(艾法史密斯)成立于1882年,是世界水泥装备行业中著名的跨国公司,提供全套水泥技术装备及优质工程服务,已有130年历史。在丹麦、美国、印度拥有四大技术中心,在世界50多个国家都设立有分公司或办公室,全球员工13,000余名。迄今为止,FLSmidth已经向全世界水泥厂提供了近2400台水泥窑,4500多台粉磨机,以及其它各种水泥专用装备10,000余台/套。艾法史密斯极其注重创新研发,已利用Barracuda软件进行了大量的相关产品研发工作。以下为FLSmidth采用Barracuda所做的一些研发工作:

    图4.4 分解炉氧气组分分布研究



    图4.5 试验尺度分解炉装置颗粒行为研究



    图4.6 试验尺度分解炉温度分布研究




    图4.7 分解炉结构优化研究


    水泥生产是高能耗高污染的工艺过程,随着国家对环保要求的越来越高,水泥厂需要对排出的烟气进行脱硫脱硝处理。为了达到排放标准,通常会在分解炉内采用SNCR方法进行脱硝处理。Barracuda可以对煤粉燃烧、生料分解、SNCR过程进行统一处理,减少了简化所带来的误差影响。

    燃后脱硫设备和工艺与工厂产能、生产操作条件、燃煤含硫量等众多因素相关,怎么根据这些因素来优化烟气处理设备与工艺是一大挑战。Barracuda已经在干式脱硫系统设计中得到了成功的应用。软件可以通过调整模型参数来模拟再现各种操作条件下的脱硫效果,为设计者优化、改进结构设计和操作工艺提供指导。CPFD公司对如图4.8所示的工业级脱硫系统进行了模拟,真实再现了整个脱硫工艺过程,模拟结果如图4.9所示。


    图4.8 干式脱硫系统示意图



    图4.9 干式脱硫系统模拟结果(含硫量、脱硫剂温度、脱硫剂含水量)