辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

TQ546; 煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率.辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积.为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体-结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析.模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部 5.30 m处温度达到最大值.在周向方向上,最靠近炉膛中心的 1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到 60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2～5号水冷管表面温度成双峰状分布.水冷管的空...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. 6; pp. 2896 - 2904
Main Authors 张国钰, 许建良, 龚岩, 郭庆华, 于广锁
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 华东理工大学洁净煤技术研究所,上海 200237 01.06.2024
Subjects
water-cooling pipe
热变形
thermal deformation
数值模拟
radiant syngas cooler
辐射废锅
水冷管
numerical simulation
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2023.0112

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Summary:TQ546; 煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率.辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积.为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体-结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析.模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部 5.30 m处温度达到最大值.在周向方向上,最靠近炉膛中心的 1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到 60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2～5号水冷管表面温度成双峰状分布.水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布.未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的 1号水冷管局部变形量最大为 5.20 cm,π方向的最大偏移量为 4.58 cm,超过相邻水冷管的间距,水冷管之间易发生碰撞.水冷管间增加固定后,水冷管发生整体变形,最大热变形量为 3.28 cm,较未加固定的减小 36.9%,π方向的相对偏移基本消失,水冷管之间的局部变形远小于管间距.增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞.进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量,偏移方向均为水冷管的π/2侧.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2023.0112