煤化工氣液固多相流管道磨蝕機理及仿真預測研究.pdf

1、隨著國際能源日趨緊缺,煤化工行業(yè)在國內迅速發(fā)展,含固多相流對設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)。由于磨蝕機理復雜、相關設備及管道的運行工況惡劣,很難準確把握具體的失效位置。工程上多采用提升材質、加厚管壁等方法來預防磨蝕穿孔,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。
　　 本文針對煤制油加氫反應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理;在此基礎上,

2、對多相流管道系統(tǒng)進行幾何建模和流動磨損數(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,得到液相及固體顆粒在管道內的分布情況及管道壁面的相對磨損速率,并確定整個管道系統(tǒng)減薄泄漏的危險區(qū)域;通過對比分析不同管道結構和固體顆粒特性,探討各因素對管道沖蝕磨損的影響規(guī)律,結果表明在其它條件不變的情況下,管道的磨損速率隨著內徑的增加而減小、管道的最佳曲率半徑需要根據(jù)實際情況進行確定、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;對原有管道系統(tǒng)進行了結構優(yōu)化設計和計算分析,使新結構的磨損速率降低了近60％,優(yōu)化效果明顯。根據(jù)本文的磨蝕預測方法對現(xiàn)役管道系統(tǒng)進行檢驗布點,可明顯減少在役檢驗工作量,并確保整個管道系統(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)為研究對象,從研究腐蝕與磨損耦合作用機理出發(fā),綜合考慮液相相分率和固體顆粒磨損兩個因素,采用流體動力學方法來預測磨蝕失效