基于顆粒受力的旋風分離器沖蝕機理的研究

李 琴，鄒 康，劉海東，李澤蓉

(1.攀枝花學院，四川攀枝花 617000；2.西南石油大學，四川成都 610500；3.中石化石油工程機械有限公司第四機械廠，湖北荊州 434024)

基于顆粒受力的旋風分離器沖蝕機理的研究

李 琴1，鄒 康2，3，劉海東1，李澤蓉1

(1.攀枝花學院，四川攀枝花 617000；2.西南石油大學，四川成都 610500；3.中石化石油工程機械有限公司第四機械廠，湖北荊州 434024)

為了對旋風分離器壁面沖蝕磨損機理進行研究，采用RSM模型和DPM模型對分離器內部氣相流場和顆粒運動規律進行雙向耦合瞬態求解，并運用自定義函數對失效壁面顆粒的受力進行研究。結果表明：常規旋風分離器中容易失效的部位主要是頂部區域頂面以下25 mm范圍內的入口目標區域，筒體部分的局部穿孔以及灰斗底部的沖蝕磨穿。該區域呈現出明顯的固體顆粒聚集的現象，從單顆粒的受力分析得出，中間粒徑顆粒和大粒徑顆粒在筒體頂端和錐體底部的受力平衡是導致灰帶出現的主要原因，從而加劇了頂部和灰斗區域的沖蝕磨損。

旋風分離器；氣-固兩相流；沖蝕磨損；顆粒受力；數值模擬

1 前言

旋風分離器廣泛應用于氣固分離領域，具有構造簡單、分離效率高、工藝性能穩定等優點。但是在工程應用中分離磨蝕性顆粒時，分離器壁面會產生嚴重的磨損，從而對設備的運行造成嚴重的安全隱患。Hoffmann對旋風分離器壁面沖蝕磨損機理及提高防磨性能的方法進行了研究[1]。劉人鋒等通過對FCC沉降器旋風分離器翼閥磨損的實驗分析[2]，得出氣體夾帶催化劑顆粒對壁面的沖擊是造成磨損的主要原因，磨損部位主要發生在閥板與閥口接觸的橢圓密封面上。……