New Technol0中新技木新產(chǎn)品生產(chǎn)與安全技術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鄭州大學化工與能源學院,河南鄭州450001;2.中石化第五建設有限公司,廣東廣州510145)摘要:作為潔凈煤技術的代表,整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(LGCC- Integrated Gasification Combined Cycle)發(fā)電技術是將煤氣化技術和高效的聯(lián)合循環(huán)相結合的先進動力系統(tǒng)。本文利用 abaqus軟件對lGCC系統(tǒng)關鍵設備氣化爐進行安全性研究,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行仿真分析,從而評價其安全可靠性對GCC關鍵設備的安全性的實際參考意義。關鍵詞; abaqus;氣化爐;可靠性中圖分類號:U2948+99文獻標識碼:A1概述氣化爐周圍空氣溫度:20℃,運行壓力約26-國內(nèi)外學者對IGCC系統(tǒng)及特殊設備進2.8Mpa行過充分的研究。建立了適用于GCC特點22用 ABAQUS計算氣化爐由溫度場引的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)模型。開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(tǒng)設計優(yōu)化新方法221 ABAQUS/CAE分析氣化爐溫度場并研究開拓LGCC系統(tǒng)無約束時多變量綜合過程優(yōu)化設計方法。但是對于GCC系統(tǒng)的工藝在 ABAQUS/CAE環(huán)境下建立計算模型,與設備評價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(jù)需要修改歷史變圖2.5局部節(jié)點溫度本文主要針對其安全可靠性進行研究,量和場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(shù)值模擬模型進行計算。圖23為簡化的模型(因對稱.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,實際模1)在job模塊,我們可以得到氣化爐壁型見圖2.1,其簡化的模型見圖22。建模區(qū)域溫度場分布情況如圖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(jié)計算為氣化爐內(nèi)溫度分別為1300℃模擬時簡化為二維平面模型。其材料利用以和1500℃時熱應力和熱應變。打開 tecplot,導a)XY平面應力(b)XY平面應變上數(shù)學模型,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分布計算實例。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(nèi)壁溫度:1300℃-1500℃,內(nèi)溫度為1300℃時,爐壁在高溫的作用下產(chǎn)生了熱應力,進而造成了熱應變。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(nèi),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(nèi)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(tǒng)建模與設計優(yōu)安全的,所以該設計滿足安全性要20042遲全虎等GCC系統(tǒng)多變量綜合優(yōu)化設計圖2.、I氣化爐結構簡圖圖22氣化爐建模簡化的模型3數(shù)值模擬結論工熱物理學報2004,25(3)361-365本文主要采用 ABAQUS軟件對③3林汝謀,等IGCC系統(tǒng)全工況設計優(yōu)化新IGCC關鍵設備氣化爐進行安全性評方法門工程熱物理學報,2004,25(4):541估,對其在正常的工作溫度下,爐壁545產(chǎn)生的應力應變進行計算分析,得出一下結論:在 ABAQUS中對氣化爐進行簡化建模,利用其對稱性,我們僅研究了其對稱結構的一半,在BAQUs計算處理模塊,計算出氣化爐在正常運行溫度下,爐內(nèi)壁產(chǎn)生的應力應變;通過在 tecplot360里處理結果分析,我們可以得出,在中國煤化工爐內(nèi)溫度1300℃應力和應變較小,CNMHG圖2.3汽化爐簡模圖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新產(chǎn)品251