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湿法烟气脱硫（湿法）油浆喷雾头设计系统

摘要巴威公司（B＆W）开发设计的ruledriven（RDD）电脑应用，以加速其湿法烟气脱硫（湿法）泥浆喷淋头系统，包括支持钢铁设计。该应用程序，编写使用RuleStream的RDD系统，在喷射系统的设计过程中涉及许多人，包括工艺工程，设计工程技术，结构力学，那些参与设计和技术人才。 B＆W公司的设计标准和最佳做法与制作者的能力和行业标准，形成混合应用程序规则。第三方软件（例如凯撒II）和专用计算机程序由RuleStream的RDD架构提供。该应用程序的目的，是自动完成前80％的设计，同时提供接口，以完成设计或探讨“假设”的情况。接口允许喷涂覆盖面，管速度，压降，物理间隙，重量和应力。应用程序生成图纸，实体模型，以及用于制造物料清单。使用应用程序，重复多次的运行后，结果得以实现。有较高的信心所产生的设计，会使设计周期时间缩短。节省下来的时间可以分配给其他设计过程，追求制作者报价，履行合同中的层次分析，也可以应用到其他领域的湿法烟气脱硫设计

关键词湿法烟气脱硫（湿法）油浆喷雾头设计系统

简介

湿法烟气脱硫

巴威公司（B＆W），是蒸汽发电及发电行业的环保设备的主要供应商。巴威公司（B＆W）的环境控制设备的产品是湿法烟气脱硫（湿法）洗涤。（图—1）。湿法烟气脱硫洗涤器的降低二氧化硫烟气蒸汽发生器（SO2）的排放量。在烟气通过时喷洒水—石灰石（浆）的混合物。矿浆管道是由一个系统，利用喷嘴进行喷涂。石灰石浆液吸收烟气中的进入塔内的二氧化硫。

现场的具体要求决定了一个产品的设计到订购。因此，必须花费大量时间为每个客户设计和规划现场安装。此外，立法要求减少二氧化硫的排放量，大大增加了对湿法烟气脱硫洗涤器的需求。这些因素导致B＆W必须考虑缩短设计时间，同时提高设计

精度和重复性。对这些需要改进的建议体现在设计阶段，需要快速灵活的周转以应对相应变化是最必要的。

图—1 湿法烟气脱硫洗涤器

水泥浆喷淋系统（图—2）通常需要大量的时间来手工完成设计。另外，由此产生的设计特点是在一定程度上由设计师个人决定。水泥浆喷淋系统也是一个关键系统，它是影响湿法烟气脱硫洗涤器设计的重要方面。其他方面包括塔的总高度，外部管道布置，泵上浆，钢铁和内部支持，塔内部的重量。

图—2 水泥浆喷淋系统

驱动的设计

B＆W有一个拥有15年历史的运用于规则驱动设计（放射性散布装置）的计算机解决方

案设计。RDD计算机应用知识和产品设计是作为结构工程的最佳实践。在应用程序中包含的关系设置被称为应用程序的“规则的基础”。放射性散布装置中的应用开发遵循类似于电子表格单元格的关系。放射性散布装置软件通常是用集成计算机辅助设计（CAD）或固体建模软件来表示设计方案。规则库是针对输入的要求而设置的应用，由此产生的设计被称为一个模型。 B＆W的已经使用了几种放射性散布装置软件平台。最近一次是RuleStream软件系统。 RuleStream集成了SolidWorks的固体建模软件。RuleStream的RDD模式是持久的，因为所有有关的设计资料是包含在一个数据库和SolidWorks模型，即使在RDD应用程序处于非活动状态时。这个信息，可以访问应用程序的放射性散布装置，固体Modeler的固有特点，或外部应用程序。

泥浆喷淋系统放射性散布装置的应用设计

为了减少设计阶段的时间，放射性散布装置技术应用于关键的泥浆喷淋系统。放射性散布装置技术应用于任何工程问题，解决方案的目的是必须针对分析—设计反应谱做出决定。分析应用程序接收一个建议的设计作为输入。然后，应用程序设计，评估输入和输出的设计是否适合作为对应用程序的规则库计量。同时减少用于检查设计的时间。单纯的分析放射性散布装置的应用无助于协助开发设计更多的劳动力密集的过程。由于设计是应用程序之外的RDD，重复性的设计问题并没有解决。

一个纯设计的RDD应用通常被认为是一个“按钮”应用程序，如设计要求，应用程序的输入和输出的应用程序是一个完整的设计服务。纯设计放射性散布装置的应用解决了劳力密集的设计开发过程，消除了对检查的需要,因为输出的设计已经对规则库中所包含的适用性要求做出了衡量。设计的重复性同时也是保证，因为应用程序总是会产生相同的要求，相同的设计。在设计师的偏好上没有变化。不幸的是，一个纯粹的放射性散布装置的应用设计是不灵活的。特殊要求或异常必须被编入一个逐案基础上的应用。其结果是规则库包括具体规则针对特定的规则提案，将可能永远不会被再次应用或可能不适当地适用于未来的建议。此外，一个纯粹的放射性散布装置的设计应用需要大量的编程工作。花费时间和金钱构建的应用程序不太可能在工程设计跨度/节约成本中收回。由于分析和设计理念的竞争，决定一个应用程序应该在设计—反应谱上什么地方停留是必须的。影响决策的因素包括工程设计规则，成熟的产品设计，编程资源的完整性，以及对特殊要求的可能性预测。根据这些标准，泥浆喷淋系统放射性散布装置的应用设计的目的在于80%沿线的分析—设计反应谱。这样做是为了执行80％的工程设计在“按钮”被广泛使用作为输入功能分析的结果。内置入放射性散布装置的应用接口使设计者能轻松地完成剩下的20% 的设计任务。由于应用程序随时间的推移被广泛应用，经常执行的设计操作可取代增加的规则库。绘图应用程序从而进一步朝着频谱设计发展。

泥浆喷淋系统放射性散布装置的应用

设计开始

当开始设计一个新的泥浆喷射系统，客户规格和功能分析的结果作为对放射性散布装置的应用需求。要完成80％的设计，在上一节所讨论的，相对较少的投入是必需的。这些投入包括塔直径，浆料流速，喷嘴的数量，管道布局选项的选择和管道材料。可在一个指定的其他投入设计开始，通常在默认设计约束的变化，如最大和最小浆速度（分别防止侵蚀和沉淀）。使用这种稀疏信息集，该程序可以生成一个模型，包含在几分钟内完成设计的80％。由此产生的设计确立了喷嘴的位置和大小以及供应管道泥浆初步位置。图。 3显示了一个典型的应用为代表的RDD草图。

在几分钟内完成80％的设计给其他设计充足的调查时间。例如，设计者可以看看使用管道接头，配管的替代材料，各种喷嘴的供应商不同的数字模型。此外，在设计完成后塔壳管尺寸和位置不可能再改变。这些信息可以反馈给设计人员，他们的职能是设计塔墙外的元素。

图—3泥浆喷淋系统示意图

基于规则的组成

80％的设计反映了规则库以下组成：

公司的设计标准：这些都记录在B＆W的手册，企业标准中的设计规则。它们是维

持产品的技术代表（PTRs），对B＆W来说专家设计的核心技术工作。这些规则是囊括从内部出版物和程序规则的RDD的应用程序或数据库中的一个标准，放射性散布装置应用程序的价值包括在内。

数据库标准的例子是上面提到的最低和最高速度浆管道。

公司的最佳做法：这是由工程设计人员开发的设计规则。这些规则往往是基于经济或制造的决策，必须从设计师那里直接获得。不幸的是，设计师往往无法明确表达一个可以应用到RDD的自己的最佳做法。在建立这种放射性散布装置的应用的过程中该方案设计被提交给设计师，让他们提出建设性的意见。这种方法积累下来的“最佳实践”规则最终被纳入计划。一个具体的例子所涉及的某一管道大小的规则。守法流速限制，一开始，可在任意的大底或在小头，向另一端进行。这两种方法产生一个可以接受的设计标准。然而，最终结果小头更符合管径尺寸要求。结果是更一致的管道尺寸降低制造成本。设计师提出具有建设性的意见时发现了这种最佳实践方法，最终确定众多管道的型号大小。通过获得公司的设计标准和最佳做法，放射性散布装置的应用成为大多数产品线的工程知识信息库。这个信息库能够满足没有经验的员工，减轻员工工作压力。作为新员工的培训工具的RDD应用程序还能通过服务器指导他们完成设计过程。

加工原材料：浆头系统是一个转租的项目。为了设计制造，由B＆W的制作者使用的材料是众所周知的程序。这些材料可能包括合金管道的尺寸或具体材料，如玻璃纤维增强塑料（FRP）管大小的标准。该放射性散布装置应用的开发，以适应众多厂商的不同材料要求。一般来说，这些信息包含在一个可以被PTRs与B＆W的分租制造者所能接触到的数据库中。更新这些信息不需要编程资源。

制作者的限制：每个制作者维持具体生产上的限制。这些措施包括物理设备之间，最小和最大规模的清拆行动。放射性散布装置应用可容纳制作者的具体约束同样容纳制作者的具体材料要求。

基于规则的贡献者

正如在前面的有关规则为基础的组成部分中提到，在该应用程序的发展过程中，很多人都能利用它。这包括：

工程分析师：工程服务人员提供了一个专业的科学规划。他们负责编纂应用程序的规则库和经常走访公司的标准和最佳做法负责人的任务。在设计领域，“嵌入” 也取得了成功，与设计师合作进行工程分析是非常有效的做法。在获取最佳实践规则的过程中，嵌入也促进了建设性意见的提出。

CAD专家：他们普遍是B＆W的绘图员。他们精通传统的CAD软件技术和solidmodeling软件。他们负责运用放射性散布装置组装和参数化驱动发固体和素描模型。他们还负责创建绘图模板和建模软件生成加工图纸和物料清单。

产品技术代表（PTRs）：PTRs负责维护公司的标准和向程序员提供任何列入RDD 更改的申请。此外，PTRs拥有检查应用程序的规则库的个别规则的权利，他们还保持的标准和制作者的数据库。

技术设计（绘图员）：对于泥浆喷射系统，绘图员都是手工设计。他们是最好的实践规则的来源。他们还拥有影响制作者的材料和设计知识的能力。

评价RDD应用程序的设计

一旦最初的80％的设计完成后，应用程序就会显示放射性散布装置用于评估和修改模型的多个接口：

数字输出：一个高层次的评估可以在该模型的图形表示之前就能得出来。这些信息包括喷嘴浓度，中心线位置，喷嘴数量，喷雾覆盖百分比。

管道和喷头布置：记住放射性散布装置软件与固体建模软件集成的。这个软件提出了一种用于检查管道和喷头布置的草图。在图—3可以找到一个例子。设计人员可以检查喷嘴的位置是否恰当，应用程序的能力，以便适应喷嘴减速器，等等。一个草图，而不是一个实体模型，用于评估设计。该草图生成并调整到设计变化比一个实体模型更迅速。事实上，草图是动态绑定到的RDD应用程序的输入。作为设计师，对输入的要求或设计方面进行更改，草图能自动更新。

喷雾模式：由于每个喷头都要喷洒泥浆，喷雾模式需要一个圆锥体的形式。锥体，预计在一个上圆下方的平面的管道中心线下方被称为喷雾模式。放射性散布装置的应用集成技术采用了数字集成技术计算低于管道中心线的不同深度的（计量塔的横截面面积百分之喷雾覆盖）喷雾覆盖百分，并自动更新，以反映设计者所作的任何模型的改变。除了覆盖所需的百分比，喷雾模式必须解决的问题是“覆盖质量”。如果有在覆盖方面的差距，最好是有许多小的差距，而不是发现有大面积的比例集中。该应用程序提供了能够模拟喷雾锥的模式。当从上面观察，未覆盖地区或者覆盖地区，都可以进行检查。见图—4。

图—4 喷涂覆盖

速度：由于浆管道速度在设计喷淋系统时起着至关重要的作用，有一列接口，允许设计者检查每个管道进入和退出的速度。速度允许的标准，最低速速和最高速度，其结果体现在一个复选框列里。选中后，每一个管道的限制速度必须是固定的。使用复选框列，设计师可以快速扫描出错误

喷嘴间隙：类似速度检查管道接口，有一列接口允许用户检查每个喷头间隙问题。喷嘴可能会遇到下列违规行为之一：它可能过于接近支撑它的头，太接近它的对立面头，或者太靠近另一个喷嘴。这些间隙被纳入制作者的限制范围。同样，用户可以通过列的检查框快速扫描出错误。

压力平衡：B&W公司使用RuleStream软件开发的RDD应用程序允许利用现有的内部应用程序。B＆W有一个FORTRAN程序能在管道系统上执行压降和流量平衡的计算。规则被添加到RDD应用程序来制订输入到外部的程序，用来运行外部程序，并检索结果。这些结果包括：每个管道和喷嘴的计算速度，每个喷嘴的压降，每个喷头的进口压力。在放射性散布装置应用之前，由于湿法烟气脱硫浆管道系统的复杂性，时间的制定输入需要好几天的时间。因此，前面的手工设计方法，只有一个压降要计算，没有流量平衡，对一个代表性的喷头进行计算大约最坏情况下的压力。这种计算一般需要一整天的工作。由于所涉及的时间，这种分析保留在简单的设计阶段。通过接口，RDD应用程序与外部压力降/流量平衡方案，一个反复的分析可以决定所有管道和喷嘴的压力和速度的预测。针对本次计算，在验证设计流程中使用假设值。因为这往往只需要几分钟，在方案设计阶段，可以进行分析。

实体模型：一个完整的三维实体模型也可以产生（见图—5）。这个实体模型用于从solidmodeling软件生成材料清单。它也可用于市场营销

图—5 湿法烟气脱硫浆液管路系统的实体模型

重复的RDD应用程序的设计

一旦对设计进行了评估，有可能对设计进行修改。该应用程序包括多个接口来迭重复/修改设计。因为RDD应用程序被编成为关系，设计师的任何改变所产生的影响表现在整个的设计中，必须根据需要改变它。这可以防止设计师遗漏一个重要的修改而产生的必要的改变。例如，通过移动喷头的中心线，喷头可确定一个新的喷嘴型号，它可以容纳一个给定的喷嘴间距。因为在整个喷淋系统中喷嘴数量有变化，总泥浆喷射系统需要重新分配所有的喷嘴。由于每个喷嘴流量受到影响，所有的管道数量以及尺寸可能会被重新设计。如果管道尺寸变化，喷嘴和它们的供应管道之间的距离可能由于间隙限制而发生该变。随着手工设计，这些原因和结果之间的关系必须保持和手动追踪。这种类型的修改，将需要几个小时或几天来执行。但是利用RDD应用程序，这种类型的更改，可以在几分钟内完成同时保证所有的变化产生的影响已被解决。

在设计中总的变化可以通过修改高的输入来产生影响。例如，喷头数和默认的喷头数以及喷嘴间距。高的输入产生的影响波及整个设计从整体到个别喷嘴。当评估不同的设计方案时，高层次的变化特别有用。更多的位置的变化，可通过修改参数来影响一个喷头的位置，个别管道的长度，减速器的位置，和个别喷嘴的位置。注意：“波动”影响适用于前面讨论的所有方向。因为在设计的各个方面的关系是相互依存的，不仅高层次的变化会影响低层次的设计问题，而低层次的变化也可以影响到更高层次的设计方面。

同伴放射性散布装置的应用

B＆W公司已经开发了两个其他放射性散布装置，解决湿法烟气脱硫洗涤器设计应用。第一个是同伴应用程序，泥浆喷射系统的设计应用软件，用于分析泥浆管道支钢。第二个应用程序的目的，是设计和分析的湿法烟气脱硫洗涤塔外壳。

泥浆管架钢结构设计中的应用

矿浆管道支持钢铁放射性散布装置的应用实际上是与水泥浆喷淋系统设计中的应用，能够允许机械工程师通过查看不同的接口设计泥浆喷头的钢支撑。

该钢设计应用程序倾向于最终的分析—设计反应谱。B&W公司使用第三方软件包（凯撒ii）对该管道进行应力，钢力和力矩的分析。充分利用现有的技术，放射性散布装置应用程序与恺撒II在接口方式与压力降/流量平衡程序接口上有相似的地方。

对于钢结构的设计，机械工程师最早从创建水泥浆喷淋头模型开始，然后以机械工程师以交互的方式安排钢和喷头的支持。材料性能和钢截面特性的数据库表通过放射性散布装置中的应用实现。放射性散布装置的应用把喷头和钢结构的设计发送给凯撒II，然后凯撒II集成设计。凯撒II生成喷头的应力，并与放射性散布装置应用计算出来的允许的应力值相比较。钢力和力矩反馈到放射性散布装置应用（因为恺撒II 不计算钢强度）。放射性散布装置的应用把力和力矩转换成压力并和它计算出来的允

许值相比较。未来的放射性散布装置应用将会提出建议如果替代形状/材料不符合允许的情况。

放射性散布装置的应用使凯撒II生成的输入文件大大减少了钢结构的设计时间。而且，任何凯撒II从管道或钢的设计变更带来的变化所导致的结果都是由放射性散布装置应用来管理，从而防止输入错误。使用放射性散布装置的应用，需要执行钢铁支撑设计的时间已减少了一周，而且分析更加完整。

矿浆管道支持钢铁设计的放射性散布装置被其他放射性散布装置验收作为原动力。由于节省时间和提高精度，在钢材设计的放射性散布装置应用程序的支持下，机械工程人员都要求水泥浆喷淋系统的放射性散布装置应用程序支持持钢铁设计模型。这已经尽可能复制泥浆喷射系统设计创建前的放射性散布装置应用。

湿法烟气脱硫洗涤塔外壳设计

湿法烟气脱硫洗涤塔的外壳放射性散布装置应用（见图—6）旨在壳板设计，加强环，和必要的垂直加强支持洗涤器外壳。此应用程序接受来自泥浆喷淋系统和管道支钢的放射性散布装置的应用的水煤浆信息，这包括管道穿孔的大小和位置，塔外壳和管道系统的重量和钢结构系统。像其他的放射性散布装置应用程序构建湿法烟气脱硫洗涤器设计其他内部系统一样，洗涤塔的外壳应用程序将从它们之中接受设计信息来修改设计。然而，应用程序的性质的放射性散布装置很容易使这种“站位符”用于手动输入的信息

为了保证设计能被接受，板和加强筋设计应用于针对负载组合，全面有效的矩阵，并且矩分析的同时伴随着压力和应力比的详细报告。正如泥浆管道支钢，任何设计的更改在放射性散布装置应用程序中都有着大量的信息改变。这将机械工程师从耗时的设计和分析过程中解放出来，同时减少犯错误的机会。

除了结合机械工程标准和最佳做法，在洗涤塔外壳的放射性散布装置应用程序还包含建造规则。还包括一条规则，允许B＆W的建筑公司以经济分区的运费和建设中的设计。这将减少工程工时，降低材料成本，减少转租制造。