急冷锅炉炉 管温度场分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第41卷第6期石油化工设备Vol_41NO．62()l2年11月PETR0一CHEMI(’AIFQUIPMENTNOV．2O12文章编号：10007466(20l2)060023-06急冷锅炉炉管温度场分析蒋巍，吴玲，孙圣迪。(1．北京航天动力研究所，北京100076；2．大庆石化工程有限公司，黑龙江大庆163714；3．黑龙江工程学院机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：通过对某急冷锅炉炉管温度场的仿真模拟，研究了炉管流场速度场、温度场特性和热流密度分布曲线，得到了急冷锅炉炉管失稳的主要原因，可为急冷锅炉的升级改造提供技术依据。关键词：急冷

2、锅炉；温度场；仿真计算；炉管失稳中图分类号：TK229文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—7466．2012．006TemperatureFieldAnalysisofQuenchBoilerTubesJIANGWei。WULing。SUNSheng—di(1．BeijingSerospacePropulsionInstitute，Beijing100076，China；2．DaqingPetrochemicalEngineeringCo．Ltd．，Daqing163714，China；3．SchoolofMechanicalandElectricalEngi

3、neering。HeilongjiangInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Throughsimulationmodeloftemperaturefieldofquenchboilertubes，theflowveloc—ityfieldandtemperaturefieldcharacteristicsandheatfluxdistributioncurvearestudied．ThemainreasonoftubesfailureW3Sobtained．Thisisatechniquegistforupgradingq

4、uenchboiler．Keywords：quenchboiler；temperaturefield；simulationcomputation；tubesfailure急冷锅炉是乙烯生产的关键设备之一，它的安证炉管内为核态沸腾状态，防止出现膜态沸腾。因全稳定运行对乙烯装置的稳定运行及增加乙烯收率此在对炉管温度场进行分析时，假设管内为核态沸具有重要意义[。某化工厂急冷锅炉炉管分为4腾状态，以此为基础建立有相变的气液两相流模型。组，每组l6根，共64根。炉管为套管式热交换器，湍流模型选取标准模型。由于在环形空间内有流体内管材质为15CrMoG，规格尺寸O101．6mm×的相变发生，饱和水

5、与内管之间有对流换热，因此必10mm；外管材质SA106GrB，尺寸0159mm×须考虑径向方向和近壁区网格密度的合理性，以保14mm，每组换热面积为80．2m。管程介质为裂证足够的计算精度。但炉管轴向尺寸很大，要保证解气，壳程介质为锅炉给水。良好的网格质量，网格的数量会很大，超出了普通计在急冷锅炉一次投料过程中，发现炉管流通不算机的计算能力。畅，拆除锅炉入口盲法兰，发现炉管内管出现失稳现笔者选取内管和环形空间作为分析对象，建立象。为尽快实现升级改造，对急冷锅炉炉管温度场一个环形的计算区域。采用如图1所示的六面体网进行了仿真计算，得到了急冷锅炉炉管失稳的主要格单元对几何模型进行网格划分

6、，对内管外壁的边原因，可为急冷锅炉的升级改造提供技术依据。界层网格进行加密，保证流动边界层和热边界层计算的准确性，网格数量为90万。离散控制方程的l数值模型的建立解法采用SIMPLE算法，差分格式采用二阶迎风格为保证自然循环锅炉的安全运行，设计时要保式。选择EnhancedWallTreatment来提高边界层收稿日期：2012～06—06作者简介：蒋巍(1978一)，女，吉林临江人，工程师，硕士，从事非标化工设备设计。学兔兔www.xuetutu.com石油化_T设备2O12年第41卷问题的计算精度。出口温度设定为329C。通过查取文献，内管裂解气的温度分布成线性分布的趋势。管内裂解

7、气与内管的对流传热系数采用SiederTate的经验公式进行计算：N“一0．023RP”Pf1＼，w(a)儿俐梗(b)J酬l韬划分Nu==hz／,~网1炉管几何模型及网格划分式中，Nu为努塞尔数，Re为雷诺数，Pr为普朗特分别对设计操作工况、实际操作工况和异常工数；、分别为液体在主体温度与管壁温度下粘况下的炉管温度场进行模拟。在质量流量分配模拟度，N·s／ITI。；h为对流传热系数，w／(m。·K)；z为中，得到了一个管屏中壳程最小质量流量是最