灰水循環離心泵磨損特性的數值模擬

楊敏，郝曉林，戴侃， 吳玉珍

（北京航天石化技術裝備工程有限公司，北京 100076）

煤氣化裝置中用于輸送高溫高壓含煤灰水的灰水循環泵是重要的關鍵設備。其介質溫度可達270℃、含渣量為0 %～ 10%，具有很強的磨損性，通常情況下短時間內主要過流部件就會發生嚴重的磨損。因此有必要對過流部分的磨損特性進行研究。由于固液兩相流體在三維旋轉流場中的流動極其復雜，有關離心式兩相流泵內固體顆粒運動規律及壁面磨損特性的實驗研究主要依靠費用高且手段復雜的粒子成像測速PIV 技術[1-3]。近年來應用CFD 技術對兩相流泵內的流動及磨損進行數值模擬成為研究熱點[4-6]。目前，國內外學者已經開始較多地采用Particle 模型來研究固液兩相流[7-8]。袁壽其等[9]對一臺離心式工程塑料渣漿泵采用Particle 模型進行葉輪磨損特性的預測，得到與快速磨損試驗相吻合的結果。但未曾見針對半開式葉輪和導葉擴壓器的離心泵的固液兩相流流場的相關分析。

由于煤氣化工藝和煤原料的差異，灰水循環泵的性能參數及顆粒特性也有所不同。某些廠家的顆粒設計參數與運行狀態也會存在很大差異，給過流部件的磨損分析存在誤導。為更好指導工程設計和設備運行，針對同一性能參數的固液兩相流泵，采用Particle 歐拉雙流體模型對不同顆粒濃度和顆粒直徑下的磨損特性進行分析。

1 計算模型

1.1 研究對象

研究對象為半開式復合葉輪和導葉式擴壓器的灰水循環泵，如圖1 所示。……