溫度荷載作用下氣化爐的安全評估

New Technol0中新技木新產(chǎn)品生產(chǎn)與安全技術(shù)溫度荷載作用下氣化爐的安全評佔嚴伊莉1周俊杰1齊冠妮2(1鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院,河南鄭州450001;2.中石化第五建設有限公司,廣東廣州510145)摘要:作為潔凈煤技術(shù)的代表,整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(LGCC- Integrated Gasification Combined Cycle)發(fā)電技術(shù)是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結合的先進(jìn)動(dòng)力系統。本文利用 abaqus軟件對lGCC系統關(guān)鍵設備氣化爐進(jìn)行安全性研究,按照對象結構尺寸和運行經(jīng)驗建立了lGCC氣化爐正常工況仿真模型。針對爐體溫度引起的爐壁應力應變進(jìn)行仿真分析,從而評價(jià)其安全可靠性對GCC關(guān)鍵設備的安全性的實(shí)際參考意義。關(guān)鍵詞; abaqus;氣化爐;可靠性中圖分類(lèi)號:U2948+99文獻標識碼:A1概述氣化爐周?chē)諝鉁囟?20℃,運行壓力約26-國內外學(xué)者對IGCC系統及特殊設備進(jìn)2.8Mpa行過(guò)充分的研究。建立了適用于GCC特點(diǎn)22用 ABAQUS計算氣化爐由溫度場(chǎng)引的聯(lián)合循環(huán)系統模型。開(kāi)拓了基于全工況特起的應力應變性的IGCC聯(lián)合循環(huán)系統設計優(yōu)化新方法221 ABAQUS/CAE分析氣化爐溫度場(chǎng)并研究開(kāi)拓LGCC系統無(wú)約束時(shí)多變量綜合過(guò)程優(yōu)化設計方法。但是對于GCC系統的工藝在 ABAQUS/CAE環(huán)境下建立計算模型,與設備評價(jià)方面的研究的還不多,尚需深人定義材料,定義截面屬性并將其賦予模型,完研究。成裝配體,定義分析步,根據需要修改歷史變圖2.5局部節點(diǎn)溫度本文主要針對其安全可靠性進(jìn)行研究,量和場(chǎng)變量的輸出要求保存模型。對模型施使LGCC的研究更加充分加載荷并確定邊界條件。劃分網(wǎng)格,再次保存2氣化爐的數值模擬模型進(jìn)行計算。圖23為簡(jiǎn)化的模型(因對稱(chēng).1氣化爐仿真建模性只考慮一半),圖24為模型的網(wǎng)格劃分本文以 shell氣化爐為模擬對象,實(shí)際模1)在job模塊,我們可以得到氣化爐壁型見(jiàn)圖2.1,其簡(jiǎn)化的模型見(jiàn)圖22。建模區域溫度場(chǎng)分布情況如圖25所示:為氣化爐本體上部至激冷縮口,出口直徑為2.2.2氣化爐熱應力計算分析917mm,下部至排渣口700mm,在用 ABAQUS本節計算為氣化爐內溫度分別為1300℃模擬時(shí)簡(jiǎn)化為二維平面模型。其材料利用以和1500℃時(shí)熱應力和熱應變。打開(kāi) tecplot,導a)XY平面應力(b)XY平面應變上數學(xué)模型,可以計算出氣化爐在不同的壓入f文件,查看熱應力分布云圖與位移分布(1300℃)(1300℃)力不同爐村材料和不同爐溫條件下,爐體的云圖,如下圖26和21個(gè)同溫度下氣化爐圖2.6氣化爐底部的應力應變情況氣化爐頂部和底部應力應變對比,我們可以得出以爐體的溫度場(chǎng)分布計算實(shí)例。計算條件下結論為:外爐殼材料:普通碳鋼、厚度為96mm1)該種材料下,氣化爐正常工況下即爐氣化爐爐內壁溫度:1300℃-1500℃,內溫度為1300℃時(shí),爐壁在高溫的作用下產(chǎn)生了熱應力,進(jìn)而造成了熱應變。2)正常工況下,該種材料的氣化爐雖然產(chǎn)生熱應力熱應變,但變化極小,在安全范圍內,并不影響氣(a)XY平面應力化爐的正常運行。由圖2.6(c)、(d)及b)XY平面應變27(c)、(d)我們還可看出爐壁沿X(1300℃)(1300℃Y方向的位移都是極小的,甚至是可圖2.7氣化爐頂部的應力應變情況以忽略的可靠的。3)由于氣化爐內溫度最高為參考文獻1300℃,既然在此溫度下氣化爐是安1遲全虎CCC聯(lián)合循環(huán)系統建模與設計優(yōu)安全的,所以該設計滿(mǎn)足安全性要20042遲全虎等GCC系統多變量綜合優(yōu)化設計圖2.、I氣化爐結構簡(jiǎn)圖圖22氣化爐建模簡(jiǎn)化的模型3數值模擬結論工熱物理學(xué)報2004,25(3)361-365本文主要采用 ABAQUS軟件對③3林汝謀,等IGCC系統全工況設計優(yōu)化新IGCC關(guān)鍵設備氣化爐進(jìn)行安全性評方法門(mén)工程熱物理學(xué)報,2004,25(4):541估,對其在正常的工作溫度下,爐壁545產(chǎn)生的應力應變進(jìn)行計算分析,得出一下結論:在 ABAQUS中對氣化爐進(jìn)行簡(jiǎn)化建模,利用其對稱(chēng)性,我們僅研究了其對稱(chēng)結構的一半,在BAQUs計算處理模塊,計算出氣化爐在正常運行溫度下,爐內壁產(chǎn)生的應力應變;通過(guò)在 tecplot360里處理結果分析,我們可以得出,在中國煤化工爐內溫度1300℃應力和應變較小,CNMHG圖2.3汽化爐簡(jiǎn)模圖24網(wǎng)格劃分故氣化爐在正常溫度下工作是安全中國新技術(shù)新產(chǎn)品251