旋风分离器翼阀磨损的气相流场分析

采用FLUENT流体计算软件对催化裂化装置旋风分离器翼阀周围流场进行计算,分析了翼阀阀板边缘磨损的机理。计算表明,翼阀阀板边缘的磨损是气流携带催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损。由于旋风分离器料腿内的压力低,当翼阀张开时,催化剂颗粒随气流从上部开口缝隙倒流至料腿内部,斜向冲击翼阀阀板产生冲蚀磨损。磨损程度与开口缝隙大小、颗粒浓度、阀板位置有关。     

催化裂化沉降器内料腿-翼阀排料区域的气相流场的数值模拟

采用计算流体力学软件Fluent6.2对催化裂化装置沉降器内旋风分离器下部的料腿-翼阀排料区域周围的气相流场进行了数值模拟,主要分析翼阀阀板表面产生磨损的原因。计算结果表明沉降器内油气在料腿负压差的作用下会通过开启阀板与阀口的间隙反窜进入料腿形成漏风,漏风量随着阀板开度和负压差的增大而增大。这种漏风携带催化剂颗粒冲击阀板是导致冲蚀磨损的主要原因,同时影响到旋风分离器的分离效率。     

FCC沉降器旋风分离器翼阀磨损实验分析

针对FCC沉降器旋风分离器料腿下端翼阀阀板磨损的问题,在φ150 mm×5 000 mm料腿翼阀实验装置上进行了排料实验.实验表明,翼阀磨损与漏风有关,是气体夹带催化剂颗粒冲击阀板造成的冲蚀磨损,磨损部位主要发生在阀板与阀口接触的椭圆密封面上.根据颗粒质量流率和内外负压差参数,翼阀主要有连续式滴流状和周期性节涌状两种排料形式.连续式滴流状排料时,阀口附近的压力脉动呈高频低幅值波动,翼阀下部开口比较大,冲蚀磨损最严重的部位发生在阀板的底部,形成椭圆状沟槽式磨损;周期性节涌状排料时,压力脉动呈低频高幅锯齿状波动,下部的排料为密相半管流形态,冲蚀磨损主要发生在阀板上部边侧,形成沟槽式磨损.     

FCC装置主风分布管喷嘴磨损的气相流场分析

用FLUENT流体计算软件对FCC装置再生器树枝状分布管喷嘴流场进行了计算,分析了喷嘴发生磨损的机理.对喷嘴流场的计算表明喷嘴磨损是催化剂颗粒造成的,属于气固两相流冲蚀磨损.由于某些喷嘴的压力降偏低和流场存在偏流,造成催化剂颗粒倒流至喷嘴内部或分布支管内部.催化剂颗粒流经喷嘴时,斜向冲击内壁产生冲蚀磨损.磨损首先发生在喷嘴内壁局部区域,形成圆弧状磨损痕迹,再将喷嘴磨穿,逐渐扩大为整个喷嘴,磨掉喷嘴.这些分析结果可为主风分布管的设计提供帮助.     

直井测斜仪阀头流场及冲蚀特性研究

直井测斜仪在井下恶劣环境中流场特性复杂,尤其阀头部分容易发生冲蚀磨损。建立直井测斜仪阀头三维模型,并对其流场和冲蚀特性进行有限元仿真分析,其中阀头流场区域中间段作网格加密处理。结合现场工况参数,采用质量流量入口及压力出口来完成边界条件设置并求解。结果表明最大速度及最大湍流效应发生的位置在钻井液通过导流套的节流入口处,最大湍流速度为15.8 m/s。分析离散相模型的粒子运动轨迹,发现存在于阀头表面上方的粒子出现明显堆积与反弹现象,对阀头表面有一定的冲蚀效应。分析阀头表面所受到的静压力云图和剪应力云图,应力集中现象分别出现在阀头直接受钻井液冲击处和阀头流通钻井液的凹槽处。将求解结果与现场试验情况对比,验证了仿真的可行性及准确性。研究结果可解释直井测斜仪中阀头的失效现象,并为阀头的结构设计或优化提供依据。     

旋风分离器料腿的密封及翼阀的磨损

介绍了催化裂化装置旋风分离器料腿为防止其气流倒窜而采用的密封结构,着重介绍了使用较多的翼阀及其被冲蚀磨损的情况和现场修复措施。     

烟气轮机叶片冲蚀特性数值研究

烟气轮机长期在高温烟气环境服役，烟气中催化剂颗粒持续在流道中冲蚀磨损叶片。利用数值计算方法建模分析了流道内气固两相流动特性和冲蚀特性，探讨了催化剂颗粒直径、导流锥型线、动静叶片轴向间隙和节距比等因素对冲蚀特性的影响。研究结果表明，催化剂颗粒冲蚀主要发生在静叶片尾部边缘、动叶片前缘吸力侧和压力面、动叶片叶顶尾缘区域，动叶片冲蚀情况比静叶片严重。静叶片尾部边缘的冲蚀主要由小直径催化剂颗粒撞击引起，动叶片前缘和叶顶尾部边缘的冲蚀破坏由较大直径催化剂颗粒引起。随着催化剂颗粒直径的增加，颗粒撞击位置逐渐沿叶片高度方向向着叶顶尾部边缘移动，动叶片前缘和叶顶尾部边缘的冲蚀加剧。合理的导流锥型线有助于保持更均匀的颗粒分布，从而减少颗粒集中冲蚀。轴向间隙的增大能缓解动叶片尾部边缘的冲蚀破坏，但气动性能会有所降低。适当增大节距比，能在一定程度降低动叶片尾部边缘冲蚀率密度。     

柴油机尾气欠平衡钻井中压缩机阀片失效机理

柴油机尾气钻井属于气基欠平衡钻井,尾气中含有CO2、O2等腐蚀介质以及炭黑等固体微粒,在实际工况下容易导致压缩机阀片开裂失效。通过对失效阀片断口的宏观分析和表面分析以及模拟尾气环境中的腐蚀试验,认为阀片失效是由于长期工作在含CO2、O2的潮湿酸性环境中引起阀片的均匀腐蚀和点腐蚀,高速气流夹杂固体炭黑等颗粒的冲蚀加剧了这种腐蚀,导致阀片在孔蚀薄弱部位开裂,此外由于尾气中的杂质硫可引起钢材的硫化物应力腐蚀开裂,随着阀片的反复运转和上述因素的共同作用,阀片表面裂纹不断扩展和加深,最后引起阀片断裂失效。根据现场经验和阀片失效机理提出了减缓阀片失效的预防措施。     

天然气集气汇管冲蚀破坏规律研究

为了减少天然气中固相颗粒对汇管产生的冲蚀磨损,进行了天然气集气汇管冲蚀规律研究。根据质量守恒、动量守恒及湍流的k-ε模型建立了天然气流经汇管时的不可压缩流动模型,采用CFD技术对汇管内流体流动方程进行求解,并耦合Tulsa大学所建立的材料冲蚀磨损预测模型评价汇管壁面的冲蚀规律。从流场计算结果可以看出,进入汇管的气流直接作用在对侧的壁面,大部分气流沿壁面向出口方向流动,小部分气流则在汇管内形成较为紊乱的速度场。参数化的研究结果表明,在Tulsa模型预测中,颗粒速度和流量对汇管冲蚀破坏的影响最大,而粒径影响则很小。     

催化裂化装置沉降器旋风分离器翼阀更换

催化裂化装置中使用的沉降器旋风分离器翼阀,由于角度变大导致其舌板封闭不严及表面出现沟槽,造成了催化剂的异常跑损。考虑到翼阀材质15CrMo的焊接性及其安装角度要求较高的特点,制定了详细的改造施工方案,顺利完成了翼阀的更换。     

FCC沉降器内粗旋出口导流长度对油气流动的影响

 采用Reynolds应力输运模型和随机轨道模型对催化裂化沉降器内的流动状况进行了全尺寸的数值模拟,考察了粗旋分离器排气管出口导流段长度对沉降器内流动状况的影响。为了反映真实的流动过程,计算中没有对沉降器空间和两级旋风分离器的复杂结构进行简化,并实现了完全结构化的网格划分。结果表明,粗旋分离器排气管出口的导流段有助于排出的油气直接进入顶旋分离器,降低进入沉降器的油气量,并减少油气在沉降空间内的停留时间,降低了沉降器内发生结焦的可能性;随着导流段长度的增加,直接进入顶旋的油气量也随之增加,而粗旋和顶旋分离器的压降基本不变,对反应器内的压力平衡基本没有影响。     

PX型高效旋风分离器的研究开发

根据对PV型旋风分离器气固流动特性的深入研究,分析了几处影响细粉分离的薄弱环节,并针对性地提出了进气口倾斜、排气管切口及排尘口加防返混锥等结构改进措施.在φ300mm实验室模型试验台上,通过大量对比试验,开发出了一种比现有PV型性能更优良的新一代高效旋风分离器-PX型旋风分离器.实验室对比试验结果表明,相同条件下,PX型比PV型效率提高0.2～1.1个百分点,压力降降低10%～15%.     

BSX新型三级旋风分离器在催化裂化装置上的应用

介绍了BSX新型三级旋风分离器(三旋)在中国海洋石油总公司惠州炼油分公司1.2 Mt/a催化裂化装置上的应用情况。应用结果表明:采用BSX新型三旋,三旋出口(烟气轮机入口)粉尘浓度平均值为70.5 mg/m~3,低于烟气轮机入口粉尘浓度控制指标(≤200 mg/m~3);三旋出口的粉尘粒径分布为:小于1μm的颗粒占46.2%;小于2μm的占72.3%;小于3.49μm的占90%;小于7.0μm的占99.2%,远低于烟气轮机入口粉尘粒度控制指标。为烟气轮机的长周期安全运行提供了保障。     

单入口双进气道旋风分离器内冲蚀特性

采用雷诺应力湍流模型、离散相模型和改进的冲蚀模型对一种单入口双进气道旋风分离器内的气 固紊流及冲蚀过程进行了数值模拟,得到旋风分离器内壁面冲蚀速率详细分布规律。结果表明,固体颗粒对旋风分离器内壁的冲蚀主要发生在蜗壳上顶板、蜗壳与筒体连接段及排尘口处;在旋风分离器分离空间内,由上至下旋流稳定性逐渐减弱,导致壁面冲蚀速率逐渐增大。与普通单入口旋风分离器相比,在相同处理量时,单入口双进气道旋风分离器内形成的轴对称稳定旋流可以有效减弱颗粒与壁面的碰撞和磨削,从而明显降低壁面摩擦阻力损失和冲蚀速率,有利于旋风分离器的压降降低和长周期稳定运行。     

天然气全焊接球阀开闭过程流场分析

全焊接球阀具备启闭速度快、密封性好及可靠性高等优势,在石化、天然气、冶金、电力和造纸等行业输送管道中应用广泛.全焊接球阀开闭过程中高速介质会对壁面产生一定程度的冲蚀腐蚀,阀体一旦泄漏或者关闭不严,会造成很大的损失.球阀的流场分布与阀门的安全使用寿命密切相关,分析阀体内的流场分布对球阀流道设计和密封设计具有重要意义.采用...     

FCC沉降器内部空间压力分布的数值模拟

采用Fluent流体计算软件对1.40 Mt/a催化裂化装置沉降器内部空间的油气流动状况进行了数值模拟,湍流模型是Reynolds应力输运模型,重点考察内部压力场的分布规律。沉降器计算几何模型是沉降器原型尺寸,包括内部的两级旋风分离器、内置提升管等。计算结果表明沉降器空间的压力按数值大小划分为三个区,一级旋风分离器（粗旋）和提升管反应器内的高压区,沉降器空间的中压区和二级旋风分离器（顶旋）内的低压区。其中提升管出口的压力最高,而顶旋料腿内部压力是整个沉降器压力的最低部分。沉降器内部的压力分布决定了各部分油气和蒸汽的流动路线、速度,以及料腿的料封问题。