电站锅炉低低温省煤器ND钢管束冲蚀特性模拟

杨超群²,王大为³,黄志鸿^1，²,杨祉聪^1，²,毛裕权^1，²,龚凌诸²

(1.福建理工大学能源装备与储能安全研究所，福建福州350118; 

2.福州市绿色化工与清洁生产行业技术创新中心，福建福州350118; 3

.福建省福能龙安热电有限公司，福建宁德355200)

摘 要：以某电站锅炉低低温省煤器ND钢管束为研究对象，针对其前端的冲蚀磨损问题，考虑过渡段和不同工况的影响，采用CFD-DPM气固两相流耦合方法，对烟气流动特性和管束冲蚀特性进行了数值模拟。结果表明，冲蚀磨损主要集中在前6 排管束靠近入口的位置。冲蚀速率随入口烟气速度的增加呈指数增长，随质量流量呈线性增长；随着颗粒粒径的增大，总冲蚀速率波动增长，当颗粒粒径增长到80μm时，峰值冲蚀速率趋于稳定。当速度<14m/s时，Z重力方向的峰值冲蚀速率明显高于X方向和-Y方向。

关键词：低低温省煤器；ND钢；CFD-DPM;冲蚀特性

低低温省煤器布置在电除尘器前，用于回收烟气热量，从而降低排烟温度，有助于我国实现双碳目标。ND钢具有良好的耐腐蚀性能，广泛应用于低低温省煤器中。根据低低温省煤器设计参数，其前端的温度>100℃,高于烟气酸露点，主要受到冲蚀磨损的破坏。烟气中的颗粒物长期与管束发生碰撞，使低低温省煤器表面发生冲蚀磨损。冲蚀磨损往往是低低温省煤器泄漏、爆管的主要原因。

研究人员针对冲蚀磨损问题建立数值模型，模拟冲蚀过程，并提出优化方案。梁兆惠等2]对TP347H不锈钢进行了冲蚀实验，根据实验结果对现有的冲蚀模型进行了修正，使模型更加符合该不锈钢的冲蚀特性。何家胜等³以某锅炉省煤器管为研究对象，进行了宏观分析和表征分析，结合CFD数值模拟计算最大磨损量，证明了省煤器管束爆管的发生是由于飞灰颗粒物的长期冲蚀。陈佳伟等设计了一种波浪导流板，与不加导流板的工况下进行了对比，表明波浪形导流板能明显改善冲蚀现象。

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