煤化工氣液固多相流管道磨蝕機(jī)理及仿真預(yù)測(cè)研究.pdf

1、隨著國際能源日趨緊缺,煤化工行業(yè)在國內(nèi)迅速發(fā)展,含固多相流對(duì)設(shè)備及管道的磨蝕易引發(fā)惡性事故,始終困擾著企業(yè)的安全生產(chǎn)。由于磨蝕機(jī)理復(fù)雜、相關(guān)設(shè)備及管道的運(yùn)行工況惡劣,很難準(zhǔn)確把握具體的失效位置。工程上多采用提升材質(zhì)、加厚管壁等方法來預(yù)防磨蝕穿孔,大大提高了生產(chǎn)成本,但效果并不明顯,磨蝕失效仍未得到有效控制。
　　 本文針對(duì)煤制油加氫反應(yīng)器至高溫高壓分離器管道系統(tǒng)的典型氣液固多相流磨蝕案例,研究腐蝕與磨損耦合作用機(jī)理;在此基礎(chǔ)上,

2、對(duì)多相流管道系統(tǒng)進(jìn)行幾何建模和流動(dòng)磨損數(shù)理建模,采用湍流模型、多相流模型和離散相模型并求解多相流場(chǎng),得到液相及固體顆粒在管道內(nèi)的分布情況及管道壁面的相對(duì)磨損速率,并確定整個(gè)管道系統(tǒng)減薄泄漏的危險(xiǎn)區(qū)域;通過對(duì)比分析不同管道結(jié)構(gòu)和固體顆粒特性,探討各因素對(duì)管道沖蝕磨損的影響規(guī)律,結(jié)果表明在其它條件不變的情況下,管道的磨損速率隨著內(nèi)徑的增加而減小、管道的最佳曲率半徑需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定、固體顆粒越接近球形磨損越小、顆粒粒徑越大磨損越大,但

3、當(dāng)粒徑大到一定程度后,磨損速率隨顆粒粒徑的變化不明顯;對(duì)原有管道系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算分析,使新結(jié)構(gòu)的磨損速率降低了近60％,優(yōu)化效果明顯。根據(jù)本文的磨蝕預(yù)測(cè)方法對(duì)現(xiàn)役管道系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)布點(diǎn),可明顯減少在役檢驗(yàn)工作量,并確保整個(gè)管道系統(tǒng)的安全。
　　 本論文的創(chuàng)新在于:以煤制油工藝中典型氣液固多相流管道系統(tǒng)為研究對(duì)象,從研究腐蝕與磨損耦合作用機(jī)理出發(fā),綜合考慮液相相分率和固體顆粒磨損兩個(gè)因素,采用流體動(dòng)力學(xué)方法來預(yù)測(cè)磨蝕失效