急冷油旋液分离器壁面磨损的数值模拟研究

第25卷第6期2Ol2年12月石油化工高等学校学报JOURNAIOFPETROCHEMICAIUNIVERSITIESVo1．25NO．6Dec．20l2文章编号：1006—396X(2012)06007lO4急冷油旋液分离器壁面磨损的数值模拟研究高翠芝，郭洪彪，夏彬，杨玉奇(北京航天石化技术装备工程公司，北京100076)摘要：为了分析预测大型急冷油旋液分离器壁面磨损，采用计算流体力学软件Fluent对旋液分离器内液固两相流场及壁面的磨损情况进行了模拟计算。结果表明，旋液分离器壁面主要的磨损部位为：入1：7处筒体内壁45。～135。区间、入口下端的环形截面、锥体下部区域以及底流管。在底流管处，稠化的悬浮液从底流口快速排出，对壁面的磨损达到峰值。基于模拟结果，提出了通过改变硬件设施降低壁面磨损的措施，为生产实际应用中保证旋液分离器的安全长周期运行提供一定的参考。关键词：旋液分离器；壁面磨损；数值模拟中图分类号：TE969；TQ051．8文献标识码：ANumericalSimulationoftheWallErosioninaQuenchOilHydraulicCycloneGAOCui—zhi，GUOHong—biao，XIABin，YANGYu—qi(BeijingAreospacePetrochemicalTechnology&EquipmentEngineeringCo．，Beijing100076，P．R．China)Received3September2012：revised20October2012：accepted25October2O12Abstract：InordertOanalyzeandforecastthewallerosioninaquenchoilhydrauliccyclone，theliquid—solidtwophaseflowanderosionprofileofthewallinahydrauliccyclonewasnumericalsimulated．Theresultsshowthatthemajorerodedregionsaretheinnerwallat45。～135。azimuthofthegasinlet，theringsectionundertheinlet，thelowerpartofcone，andunderflowpipe．Moreover，attheunderflowpipe，thesuspensionwasdischargedrapidlyfromtheoutletandleadtOtheerosionpeak．Basedonthesimulationresults，measureforimprovingtheanti—erosionperformancewasputforward．Itcanprovidereferenceforthelong—periodsafeoperationofhydrauliccyclone．Keywords：Hydrauliccyclone；Erosion；NumericalsimulationCorrespondingauthor．Te1．：+86—10—88108991；emmail：gaoczh@caltl1．cn旋液分离器是一种常用的液固分离设备_l]，利用离心力的作用将固体颗粒从液体中分离出来_3，具有结构简单，耐高温、高压，维护方便等优点，在石化行业得到了广泛的应用。然而，随着其应用的推广，也逐渐暴露出了一些问题，壁面磨损问题尤为突出。在工作过程中，液体携带颗粒不断与壁面接触，对其形成强烈冲刷，使旋液分离器内壁表面严重磨损，直接降低其使用寿命，严重影响了系统运转的可靠性和安全性。如果旋液分离器被磨穿，出现孔洞，将打乱整个系统的压力平衡，导致高压液体及物料泄露，造成人员伤害和环境污染。在工业应用当中，旋液分离器壁面磨损是造成非计划停机的收稿日期：2012—09—03作者简介：高翠芝(1983一)，女，山东泰安市，工程师，博士。主要原因之一，已成为制约其应用与发展的首要问题。因此，在设计过程中对旋液分离器壁面磨损进行预测并采取预防措施直接关系到整个系统装置的长时间安全运行，具有非常重要的实际工程意义。从目前已有的研究工作来看，对旋液分离器壁面磨损的认识多源于现场经验，还缺乏深入的了解。近年来，随着计算流体动力学技术的发展]，这一成本低、周期短的先进计算流体力学技术在旋液分离器壁面磨损预测领域得到了广泛的应用l_7]。本文针对新开发设计的大型急冷油旋液分离器，采用数值模拟计算的方法，对其壁面磨损情况进行了分析预测，为旋液分离器设计和防磨提供理论依据。82行油化工高等学校学报第2卷程中，进行了屏蔽实验的探讨，并验证了互相关原理的