El reto de una simulación CFD de calderas
La aplicación de la simulación de fluidos computacional a calderas se ha circunscrito en la mayoría de casos al hogar (zona donde transcurre la combustión), evitando la zona de recuperación de calor (ZRC). ¿Por qué? En la ZRC se encuentran bancos de tubos (tamaño típico de centímetros) para cuya simulación (acoplada con un modelo de combustión) se necesitaría una malla computacional de cientos de millones de celdas. El tiempo requerido y el coste económico de una simulación con tal número de celdas provoca que esta opción sea inviable.
Aproximación de nablaDot a la simulación CFD de calderas
nablaDot ha desarrollado un modelo CFD multiescala que permite la simulación integrada del hogar y de la ZRC de una caldera con un coste asumible. Para ello, se representa la ZRC con un modelo submalla 1D, que se acopla con el modelo CFD 3D de la caldera.
Aplicaciones
Gracias a este modelo se pueden analizar estrategias de reducción de las emisiones de NOx en una caldera y estudiar sus efectos en la zona de recuperación de calor. Ello puede ser especialmente útil en aquellas calderas en donde no exista atemperación. Además, el modelo CFD desarrollado se puede aplicar para estudiar problemas en calderas relativos a roturas o deterioro de los tubos, analizar nuevos diseños de la caldera o evaluar el comportamiento de la caldera ante variaciones rápidas de la carga o en la operación a cargas por debajo del mínimo técnico (con el fin de mejorar la flexibilidad de las calderas).
nablaDot ha aplicado este modelo a 4 calderas de centrales térmicas, habiendo recibido un feedback muy positivo por parte de nuestros clientes.
Publicaciones
La innovación que presenta este modelo ha motivado su presentación en diferentes eventos como:
– Seminario NAFEMS: CFD-Flow Simulation in Engineering. Madrid, 2018.
– 10th European Conference on Industrial Furnaces and Boilers. Oporto, 2015.