先进的工艺 模拟技术
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先进的工艺模拟技术

从工艺设计的角度看,美国燃料技术公司的主要产品具有多种思路用于解决不同的问题和挑战。空气污染控制(Air Pollution Control)以及燃料化学制品(FUEL CHEM),都包含在特定条件下优化使用一定剂量的化学剂的喷射,以获得期望的性能要求。工程师设计这些系统所使用的工具,是在1987年最初的计算工程软件的基础上发展起来的,并且直到今天,我们一直在不断扩展和完善工程工艺建模的能力。

燃料技术公司的每一个工程设计都有一个工艺建模作为支持。该模拟过程首先采用CFD(Computational Fluid Dynamics)对我们工艺的运行情况进行模拟。CFD 模型可通过模拟具有真实几何尺寸以及运行参数,获得对运行温度、速度以及其他变量的预测。对于SNCR以及TIFI(Targeted In-Furnace Injection™)工艺,首先需要构建燃烧室/锅炉的3D 几何模型。尿素热解制氨工艺需模拟确定尿素分解室、与其相连的客户管道的几何形状以及分解反应过程。SNCR+SCR混合法主要模拟进入SCR催化剂前的氨浓度分布等。一旦基本模型确定,将使用美国燃料技术公司专有的虚拟再现软件进行再现模拟。该软件是用来对燃料流动复杂的过程进行模拟并作出准确预测。工程师可通过软件类比结果来测试他们的模型,并指导整个工艺设计过程。美国燃料技术公司“虚拟在现”软件也可以在设计阶段接受客户以及接受电厂专家所提供的合理建议。

美国燃料技术公司用于每一工程的建模将依赖于工程的类型。NOx脱除工程将利用详细的化学反应动力学(CKM)进行分析,CKM来模拟在一定温度和成分的烟气中喷射预定剂量的化学剂这样一个化学反应过程中NOx的削减少量。而燃料化学制品(FUEL CHEM)工程是基于燃料和灰样成分的分析对灰组分的影响,因此CKM 分析通常是不必要的。无论那个工艺,一旦对整个工艺过程模拟分析,就可以对化学剂喷射策略进行优化。

美国燃料技术公司已经自行开发了专门用于锅炉和管道内的化学剂喷射模型,并在实验室喷射试验以及20多年的工程应用中都得到证明,该模型是准确和可靠的。该喷射模型与CFD模拟所得的速度场、温度场一起,可以预知小液滴蒸发以及化学药剂的分布。工程师使用公司专有的“虚拟在现”软件动态的调整喷射位置,以观察和评估预期性能的影响。

先进的工艺模拟结果示例如下:

apm1 典型的TIFI或者SNCR锅炉CFD模型预测烟气流动特性

apm2 用于确定重要的化学剂喷射区域的温度分布云图

apm3 建模中喷射器的布置

apm4 利用专门的CFD模型进行喷射模拟

apm5 CFD建模所得化学药剂分布云图来预测性能

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