Procédés de combustion industriels | Services de soutien en matière de modélisation

La capacité de modélisation de la combustion (dynamique des fluides numériques ou DFN) de CanmetÉNERGIE est offerte aux industries dans le but de répondre à leurs besoins. Cette capacité de modélisation permet de prévoir le rendement de l’équipement de combustion en fonctionnement et fournit des renseignements détaillés sur les caractéristiques de la combustion, la formation de polluants, la consommation de combustible, le transfert de chaleur et l’écoulement des fluides. L’analyse et la visualisation de ces données, qu’on utilise dans le cadre du processus décisionnel, peuvent grandement contribuer aux activités suivantes :

• La mise au jour et la correction de difficultés ou de problèmes opérationnels
• L’optimisation du rendement
• L’évaluation des options d’amélioration éconergétique
• L’analyse de la conception
• La mise à niveau de prototypes

La capacité de modélisation de CanmetÉNERGIE vise à permettre au secteur public et à d’autres ministères du Canada d’économiser du temps et de l’argent. Vous trouverez, dans les paragraphes suivants, deux exemples de son utilisation portant sur l’optimisation du rendement et de nouveaux concepts visant à réduire à la fois l’émission de CO2 et les coûts.
Exemple no 1 : Mise au point des taux de combustion du brûleur d’un four de raffinerie
La capacité de modélisation de la combustion est utilisée pour comprendre et améliorer le fonctionnement d’un brûleur utilisé dans le procédé de craquage catalytique dans une raffinerie de pétrole. Dans ce cas, le chauffage inégal de deux fluides de procédés avait pour effet de compromettre la production et la sécurité. L’étude de modélisation a confirmé qu’il y avait une répartition inégale de la chaleur dans le four et a permis d’en déterminer la cause. Une analyse plus approfondie du modèle a révélé une instabilité inhérente de l’écoulement à l’intérieur du système en raison d’une sensibilité imprévue aux taux de combustion du brûleur. Cette information a incité les opérateurs de fours à modifier les taux de combustion du brûleur en fonction des résultats du modèle. La modification a entraîné une amélioration de la distribution de la chaleur et a permis de réaliser des économies en frais d’exploitation de 100 000 $ à 300 000 $ par année, réduisant ainsi la période de recouvrement du coût de l’étude à une durée de trois mois.

Exemple no 2 : Conception d’un nouveau système d’injection polycarburant pour un haut fourneau

Les employés de CanmetÉNERGIE ont collaboré avec les ingénieurs d’aciéries canadiennes pour élaborer de nouvelles stratégies d’injection de combustibles hydrocarbonés dans les hauts fourneaux. L’injection de combustibles hydrocarbonés à certains endroits stratégiques d’un haut fourneau peut réduire la consommation de coke dans le cadre du processus de fabrication de l’acier, entraînant ainsi des coûts-avantages et une réduction des émissions de gaz à effet de serre.
Les ingénieurs ont utilisé les modèles pour concevoir et évaluer plus de dix stratégies d’injection différentes portant sur diverses combinaisons de combustibles et d’agents oxydants en utilisant du charbon pulvérisé, du gaz naturel, des huiles usagées et de l’oxygène pur. On a choisi les deux stratégies les plus prometteuses aux fins de prototypage et d’essai sur le terrain. Le recours à la modélisation dans le cadre du processus de conception a permis d’économiser du temps et de l’argent pour déterminer les stratégies les plus prometteuses et les mettre en œuvre.

Utilisation de la capacité de simulation de CanmetÉNERGIE
Les experts de CanmetÉNERGIE collaborent avec les distributeurs de la DFN afin d’élaborer des capacités de modélisation de pointe qui répondent aux besoins des systèmes énergétiques industriels. Nous pouvons également personnaliser nos démarches en matière de modélisation afin d’offrir aux clients le processus physique précis qu’ils recherchent. Les meilleurs modèles sont habituellement l’œuvre d’une équipe de projet qui suit les directives d’opérateurs d’équipement et d’experts en modélisation afin de veiller à utiliser les démarches et les renseignements les plus appropriés en matière de modélisation.
La capacité de modélisation de la combustion de CanmetÉNERGIE est le produit des efforts déployés pendant 20 ans de travaux de recherche et de collaborations avec le milieu universitaire et les développeurs de logiciels commerciaux. Son développement est basé sur les travaux amorcés par le Collège impérial de l'Université de Londres , l'Université de Waterloo  et ANSYS Canada Ltd. 
On offre un soutien financier aux projets de modélisation qui visent à améliorer l’efficacité énergétique des installations industrielles. Pour obtenir des renseignements supplémentaires, veuillez communiquer avec nous.