注汽锅炉炉管弯头冲刷腐蚀特征及影响因素分析

发布时间：2019-10-15 08:05

【摘要】：注汽锅炉是油田稠油热采的主要注汽设备,生产的高温高压高干度蒸汽,通过注汽井注入油藏中加热稠油,降低稠油粘度增加稠油的流动性,提高稠油的采收率。注汽锅炉炉管内的高温蒸汽与脱落颗粒状腐蚀产物和供给水中固体颗粒形成汽固两相流,不断冲刷腐蚀弯头壁面,导致弯头壁厚减薄失效,不利于注汽锅炉安全生产运行。本文针对炉管弯头冲刷腐蚀减薄现象,以汽固两相流为理论基础,采用计算流体力学软件CFD中的FLUENT进行数值模拟,与现场弯头破坏位置进行了对比,验证了计算模型的有效性。对冲刷腐蚀的影响因素进行分析,揭示蒸汽速度、颗粒相、弯头结构的变化对弯头冲蚀变化的影响规律。研究表明:随着颗粒粒径和汽流速度的变化,弯头最大冲蚀点位置发生变化,其主要分布在弯头角度130~180o的截面之间,在弯头外环拱面中心附近;蒸汽速度是冲蚀的主要影响因素,弯头冲蚀率会随着蒸汽速度的增大而增大;弯头冲蚀率随着颗粒粒径的增大而增大,在速度小于36.8m/s时,粒径对于冲蚀率的影响较小;颗粒含量的增加增大颗粒碰撞壁面机率,冲蚀率会增大;弯径比的增大会改变弯头内流体流动方向,冲蚀率会降低;分析弯头冲蚀程度的变化情况,预测得到弯头冲蚀失效时间。本文针对弯头冲刷腐蚀提出四条建议措施:进行弯头耐冲蚀材料选取,选取曲率半径大的弯头,进行壁厚检测和缓蚀剂保护等措施。此研究可为炉管弯头的抗冲刷腐蚀研究和现场设备部件的失效预测提供理论支持。
【图文】：

图 2.1 注汽锅炉结构示意图如上图所示为注汽锅炉结构示意图，主要结构为对流段、辐射段和中间过渡助系统组成。基于注汽锅炉的特殊作用，，需产生高温高压的湿饱和蒸汽，在辐流段均是单路或者多路直管段往复式错列布置，直管段较多，通常需要大量的连接，来改变流动方向。Emission

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【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE983

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本文编号：2549522