크래프트 회수 보일러

수치 모델링 예 – 크래프트 회수 보일러

상황

크래프트공정 회수 보일러는 이름에서 알 수 있듯이 제지 공정의 부산물인 흑액에서 에너지와 화학 물질을 회수합니다. 공기 및 액체 공급 시스템은 보일러 성능(용량, 신뢰성, 배출, 화학 물질 회수 및 에너지 효율성)에 영향을 미치는 여러 가지 복잡하고 상호 작용하는 연소 프로세스(흑액 스프레이, 노 벽의 침전 및 연소, 숯층 연소, 제련 흐름)를 제어합니다. 완전한 연소와 일산화탄소(CO) 및 황화수소 배출 감소를 위해서는 좋은 공기 제트 침투와 2차 및 3차 공기의 효과적인 혼합이 바람직합니다. 3개 이상의 공기 주입 수준으로 공기를 분배하면 하부 용광로에서 제련 감소 및 NOx 배출 감소에 바람직한 연료가 풍부한 조건이 생성됩니다. 용광로의 흐름과 온도 균일성은 무기염의 캐리오버를 최소화하고, 균일한 열 부하를 제공하며, 용광로 출구에서 대류 표면의 침전을 최소화합니다. 주류 스프레이의 균일한 분포는 주류 스프레이의 적절한 건조, 최소 이월 및 안정적인 탄층 연소를 보장합니다.

분석

흑액에 대한 상세한 연소 모델이 개발되었으며 전산유체역학(CFD) 모델링과 함께 사용됩니다. 흑액 연소는 현탁액에서 가열되고 연소되는 개별 액적에 대해 시뮬레이션됩니다. 단일 궤적을 따른 연소 단계에는 건조, 휘발물질 제거, 숯 연소, 제련 산화 및 용융염 형성이 포함됩니다. 수천 개의 입자의 궤적은 다양한 액적 크기에 대해 용해로 내 주류 스프레이의 분포를 결정합니다. (그림 1 참조) 벽과 숯층의 연소 과정도 입자 퇴적, 숯 연소, 제련 흐름 및 숯 축적을 통해 시뮬레이션됩니다. 이러한 기능은 용광로의 연소 과정에 대한 공기 및 액체 전달 시스템의 효과를 평가하고 용광로에서 나오는 미립자의 양과 구성을 예측하는 데 유용합니다.

그림. 1 회수보일러 하부로에 주류분무 분배

결과

그림. 도 2는 노 내 가스 속도의 등위면을 보여준다. 등위면은 지정된 필드 변수(예: 속도)가 동일한 값을 갖는 컴퓨터 생성 이미지입니다. 이러한 이미지는 공기 제트 침투와 인근 공기 포트에서 제트기의 상호 작용을 시각화하는 데 도움이 됩니다. 탄화층 형상은 근사화되어 하부 용해로의 흐름에 미치는 영향을 모델을 통해 평가할 수 있습니다. 이 공기 시스템 설계에서는 공기 제트가 각 공기 수준에서 용광로 전체를 관통하여 전체 용광로 단면에 걸쳐 효과적으로 적용됩니다. 이러한 제트 배열은 보다 균일한 상향 흐름과 연소 가스와의 효과적인 혼합을 생성합니다. 그림 3에 표시된 가스 속도 및 온도 분포 예측은 용광로 및 대류 경로의 흐름 분포 및 열 전달을 분석하는 데 사용됩니다.

숯층 표면 온도 및 연소 속도, 가스 종 농도(예: O2, CO, NOx) 및 벽 열 유속 분포와 같은 기타 정보도 생성됩니다. 보일러 설계자와 운영자는 결과를 사용하여 공기 시스템 설계, 주류 분사 시스템, 주류 연소 용량, 탄화층 연소 불안정성, 대류 경로 오염, 노 벽 부식, CO 및 NOx 배출을 평가합니다. 표시된 결과는 B&W가 개발한 CFD 소프트웨어로 생성되었습니다.

그림. 2 회수 보일러의 하부 노에 제트 침투를 묘사하는 가스 속도의 등가면.

그림. 3 회수 보일러 노 중심의 가스 속도 벡터(왼쪽)와 온도 등고선(오른쪽).