Præsentation af hvor vi har anvendt CFD til design, til bl.a. affaldsforbrændingsanlæg, biomassefyret anlæg, afsvovlingsanlæg (DeSOx) og til DeNOx (SCR) Flere eksempler www.R-R-Consult.dk

1. 1/14
www.R-R-Consult.dk VODA Event
EKSEMPLER PÅ ANVENDELSE AF COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS,
CFD, TIL KRAFTVARMEVÆRKER

2. 2/14
1. Præsentation af R&R Consult
2. Hvad er Computational Fluid
Dynamics, CFD?
Anvendelsesområder, styrker og
forbehold.
3. Eksempler
– absorber og SCR ammoniak injektion ved
Nordjyllandsværket
– Undersøgelse af biomasse kedel ved
VERDO CHP anlæg i Randers
– Støttebrænder installation, Reno Nord
anlæg 3
4. Opsummering
AGENDA
www.R-R-Consult.dk VODA Event

3. 3/14
R&R Consult
Etableret i 2006 af Jan Rusås
25 års erfaring indenfor termo- og
fluiddynamik, herunder CFD
4 ingeniører der er specialiseret i anvendelse
af CFD og arbejder kun med dette 24/7
• Vi er specialister i termo & fluidmekanik
• Vi analyser og visualiser flow af væske, gas og varme
• På baggrund af ovenstående output kan vi være
med til at:
• - Reducere tryktab/optimere flowfordeling
• - Reducere vibrationer og støj
• - Reducere energiforbrug
• - Reducere slid og vedligehold
• - Forbedre opblanding af gasser/væsker
• - Reducere spild
• - og meget mere ……
PRÆSENTATION AF R&R CONSULT
Præsentation ved Jan Rusås & Anders Nørmølle
Strømlinjer fra dual fuel brænder til gas og pyrolyseolie
www.R-R-Consult.dk VODA Event

4. HVAD ER CFD? ANVENDELSESOMRÅDER, STYRKER OG
FORBEHOLD.
4/14
Opsætning
Valg af løsningsmodeller og
definering af randbetingelser
Beregningsnet
Diskretisering (opdeling) af
domæne i celler
CAD geometri
Optegning af fysisk domæne
Databehandling
Tabulering af resultater og
visualisering af proces
www.R-R-Consult.dk VODA Event

5. 5/14
HVAD ER CFD? ANVENDELSESOMRÅDER, STYRKER OG
FORBEHOLD.
Anvendelsesområder 💺
• Varme- og køleopgaver
• Blæsere, pumper og kanalsystemer
• Forbrænding og procesteknik
• Ekstern flow og aerodynamik
Styrker 💪
• Giver information omkring tryk,
temperatur, specier og flowfordeling,
der ellers ville være besværligt,
tidskrævende og omkostningsfuldt at
måle fysisk, hvis muligt.
Forbehold 🚸
• Er altid indbefattet en vis usikkerhed.
• CFD vil (næsten) altid levere resultater – hvad end de er
korrekte eller ej. Og resultater er aldrig bedre end termo- og
fluiddynamikeren bag dem. CFD er et værktøj, i samme grad
som alt andet – så vælg rådgiver med omhu
Temperatur omkring og på finnerør
www.R-R-Consult.dk VODA Event

6. 6/14
SCR AMMONIAK INJEKTION
SCR ammoniak injektion
Hedeflade
Turbulens
plader
Ensretter
plade
Katalysatorer
Røggas ind
Formål
CFD beregningen giver mulighed for at analysere
opblandingen af ammoniakken med
røggasgassen og specielt analysere fordelingen
før katalysatoren.
Formålet er at opnå en så ensartet fordeling af
ammoniak for at reducere ammoniakslip
Ved at udføre CFD simuleringen kan der nemt og
hurtigt optimeres ved at undersøge/ændre
placering af ammoniakdyser eller udformning af
turbulensplader eller ensretter plader
Ammoniak
ind
www.R-R-Consult.dk VODA Event

7. 7/14
KANAL OG VÅDABSORBER VED NORDJYLLANDSVÆRKET
Absorber
Røggaskanal
Eksempel med anlæg hvor der er installeret
røggasafsvovling, hvor der pumpes
kalkstensholdig slurry ind i røggassen.
For at effektivisere afsvovlingsanlægget blev
først røggasfordelingen beregnet og den viste
en tydelig skæv fordeling
En skæv røggasfordeling har som konsekvens
at afsvovlingen er mindre effektiv og
medfører enten mere svovl med ud i
omgivelserne gennem skorstenen eller der
skal pumpes ekstra meget slurry ind.
Baseret på vores arbejde, blev der installeret
en ekstra ledeplade for at guide røggassen og
der blev indsat ekstra slurry dyser i udvalgte
områder. Som resultat af dette blev
effektforbruget til pumperne reduceret med
22%.
www.R-R-Consult.dk VODA Event

8. 8/14
UNDERSØGELSE AF BIOMASSE KEDEL VED VERDO CHP
ANLÆG I RANDERS
Formål var at reducere/forstå
kulmonoxid, CO udledning og
finde egnede områder for
injektion af ammoniak/urea til
SNCR DeNox
Beregningerne inkluderede en
bed model for træpiller samt
suspensionsfyring af shea skaller.
www.R-R-Consult.dk VODA Event

9. 9/14
STØTTEBRÆNDER INSTALLATION, RENO NORD ANLÆG 3
Målsætning med CFD analyse:
• Udføre en beregning af en
driftssituation under ugunstige forhold.
• Implementerer støttebrænder(e) og
genberegne forhold med disse.
• Evaluere effekt af støttebrændere og
dokumenterer at EBK-krav overholdes.
• Analysere opstart
Fokuspunkter:
• Miljøkrav overholdes selv under de
mest ugunstige forhold
• Opstartsfase og temperatur af rist
• Placering af støttebrænder(e)
• Definition af EBK-zone og temperatur
Sekundære
luftdysser
Støtte-
brændere
www.R-R-Consult.dk VODA Event

10. 10/14
STØTTEBRÆNDER INSTALLATION, RENO NORD ANLÆG 3
Forbrænding på rist simuleres via
bed-model, ud fra input omkring
brændsel sammensætning,
primærluft fordeling og termisk
stråling ned på risten. Output er
specier (CO, CO2…), termodynamisk
egenskaber, temperatur og
hastighed.
Forbrænding i kedelrum beregnes via
CFD modellen, ud fra temperatur,
flygtige gasser og iltfordeling.
Ilttilførslen sker i form af sekundære
luftdysser, iltoverskud fra risten samt
iltforsyning til støtte-brændere.
For at hæve temperaturen i EBK-zonen
tilføjes ekstra energi til forbrænding via to
5 MW støttebrændere. Som med risten,
beregner CFD modellen den resulterende
temperatur i kedelrummet ud fra det
yderligere bidrag af brændsel og ilt fra
støttebrændere.
1) Rist forbrænding 2) Iltforsyning 3) Støttebrændere
www.R-R-Consult.dk VODA Event

11. 11/14
STØTTEBRÆNDER INSTALLATION, RENO NORD ANLÆG 3
Original
Med
støttebrændere
Plots til højre viser temperatur- og
hastighedsfordeling, med og uden
støttebrændere.
Med tilføjelsen af støttebrændere ses
hvordan temperatur i EBK-zone (efter
sidste forbrændingsluftindblæsning) er
hævet til et acceptabelt niveau, under
ugunstige brændsels-forhold. Derudover
informerer modellen også om
flowfordeling i de to cases, samt
speciesammensætning i udløbet.
www.R-R-Consult.dk VODA Event

12. 12/14
OPSUMMERING
• CFD er et numerisk beregningsværktøj, til simulering af termo- og fluiddynamiske systemer
og enheder.
• CFD’s styrke ligger i at analysere, kortlægge og designe systemer, gennem data der ellers vil
være tidskrævende og omkostningsfuldt at få adgang til via fysiske målinger og tests, hvis
overhovedet muligt.
• Vær dog altid opmærksom på at resultater aldrig er bedre end arbejdet bag.
• Termo- og fluiddynamik er et bredt felt, der blandt andet inkluderer
forbrændingsprocesser. Eksempler viste forskellige sådanne cases, og hvordan resultaterne
blev brugt.
• Ved case med installation af støttebrændere ved Reno Nord anlæg 3, var det muligt at
simulere forbrændingsproces og resulterende temperaturfordeling under ugunstige
forhold. Og derefter dokumentere hvorledes installation af støttebrændere muliggjorde at
miljøkrav kunne overholdes.
www.R-R-Consult.dk VODA Event

13. 13/14
PRÆSENTATION VED R&R CONSULT
Yderligere information og eksempler
www.linkedin.com/company/R&R-Consult
www.R-R-Consult.dk
www.R-R-Consult.dk VODA Event

14. 14/14
Tak for opmærksomheden.
PRÆSENTATION VED R&R CONSULT
www.R-R-Consult.dk VODA Event