臨界噴嘴系統設計優化的數值研究

趙 艷

(中國石化工程建設有限公司,北京 100101)

催化裂化裝置中再生器內的煙氣具有較高的熱能及壓力能,在裝置中的能耗占比較大,煙氣直排勢必造成污染和能量損失,以煙氣輪機作為主要能量回收設備的節能系統是裝置降本增效的重要手段。而煙氣輪機對工作介質的含塵濃度和顆粒尺寸具有嚴苛要求,一般要求＞10μm 的顆粒必須低于3%,亞觀粒子(1～10μm)也要盡可能少。第三級旋風分離器(簡稱三旋)是煙氣輪機的上游直連設備,其分離性能的持續可靠是煙氣輪機長期平穩運行的前提。

三旋利用臨界噴嘴達到臨界壓差時流量恒定的特性來控制泄氣量,但馮浩【1】、王偉【2】等人調研發現工程現場三旋泄氣系統頻繁出現故障,系統磨損問題突出,威脅裝置運行穩定性。

因臨界噴嘴運行壓差大,實驗研究困難,許曉煜【3】、李春輝【4】、王明波【5】等人在采用數值模擬方法研究噴嘴內兩相流動特性時,獲得了與實驗結果較為吻合的流場數值計算結果。該方法為優化臨界噴嘴系統提供了可靠手段。但前人對于臨界噴嘴內氣固兩相流場及后續射流運動規律的研究較少,缺少對噴嘴系統內部兩相流場的全面認識。本文采用數值模擬方法對臨界噴嘴系統內氣固兩相進行數值計算,并對兩相流場進行全面分析,以期能夠為臨界噴嘴系統的優化設計提供指導。

1 模型與方法

1.1 結構模型與網格劃分

臨界噴嘴按一定安裝角度α布置在主煙道上,其結構參數如表1所示,幾何模型如圖1所示。……