基于实验和CFD模拟的煤气化黑水处理系统管道失效分析

论文摘要

目的分析煤气化黑水处理系统管道的失效行为,明确失效特征,分析失效机理及影响因素,指导弯管的失效预防,延长其服役寿命。方法采用扫描电子显微镜(SEM)对管道进行微观形貌检测,并采用能量色散谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对腐蚀产物进行检测分析,最后通过计算流体动力学(CFD)仿真分析其流场情况。结果失效管道内壁面有着明显的流水冲蚀形貌,且布满小凹坑及疏松多孔的褐色腐蚀产物。EDS结果显示,腐蚀产物主要由Fe、S和O元素构成,XRD进一步测得腐蚀产物多为FeS、Fe3O4及FeO等。CFD仿真结果与实际失效工况吻合,二次流、粒径、速度以及斯托克斯数的变化对固体颗粒运动轨迹影响较大,并进一步影响管道冲蚀的高危区位置。结论管道失效的主要原因是黑水中的H2S腐蚀和煤粉颗粒冲蚀的耦合作用,其弯管区域外拱出口位置和下游水平管底部位置为主要高危区,同时管道高危区位置受多种因素影响,相应部位要提前做好预防准备,实际工况中适当减小流速可以实现一定减磨防护作用。

论文目录

• 1 实验检测分析
•   1.1 微观形貌检测
•   1.2 腐蚀产物分析
• 2 数值模拟仿真分析
•   2.1 数值模型建立
•     2.1.1 控制方程
•     2.1.2 几何结构
•     2.1.3 网格划分及无关化验证
•     2.1.4 材料属性及边界条件
•   2.2 弯管冲蚀机理分析
•   2.3 冲蚀最严重位置分布规律
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 单斌,陈平,乔小溪,赵元琪

关键词: 黑水处理系统,管道失效,腐蚀,冲蚀

来源: 表面技术 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 燃料化工,环境科学与资源利用

单位: 北京科技大学机械工程学院,中国能源宁夏煤业集团有限公司煤制油气化厂

基金: 国家自然科学基金(51975042),青年教学骨干人才培养计划资助(2018JXGGRC)~~

分类号: X784;TQ546

DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.12.030

页码: 247-256

总页数: 10

文件大小: 3193K

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