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湿天然气加热炉盘管内壁结垢过程模型研究及预测
摘要：
本文主要针对湿天然气加热炉盘管内壁结垢过程进行模型研究与预测。通过对加热炉内壁结垢的成因与特点进行分析，结合加热炉工作条件及气体特性建立数学模型，并利用有限元方法进行模拟仿真。结果表明，在不同工作条件下，盘管内壁结垢情况不同，同时通过改变气体流速及温度等参数对结垢量进行控制也是可以实现的。本文研究成果为湿天然气加热炉的使用与维护提供了一定的参考值。
关键词：湿天然气，加热炉，结垢，数学模型，模拟仿真，有限元法
Abstract:
Thispaperfocusesonthemodelingandpredictionoftheprocessofscalingontheinnerwallofthecoilinawetnaturalgasheatingfurnace.Byanalyzingthecausesandcharacteristicsofscalingontheinnerwalloftheheatingfurnace,andcombiningwiththeworkingconditionsandgaspropertiesoftheheatingfurnace,amathematicalmodelisestablished,andsimulationiscarriedoutusingfiniteelementmethod.Theresultsshowthatunderdifferentworkingconditions,thescalingsituationontheinnerwallofthecoilisdifferent,andtheamountofscalingcanalsobecontrolledbychangingparameterssuchasgasflowrateandtemperature.Theresearchresultsofthispaperprovideareferencevaluefortheuseandmaintenanceofwetnaturalgasheatingfurnaces.
Keywords:Wetnaturalgas,heatingfurnace,scaling,mathematicalmodel,simulation,finiteelementmethod
正文：
1.引言
湿天然气加热炉广泛应用于石油化工等行业，其主要作用是将进入加热炉的湿天然气加热至目标温度，以满足后续工艺的需要。然而，在加热炉内部长期运行后，会出现内壁结垢的情况，影响加热炉的正常工作。因此，对湿天然气加热炉内壁结垢现象进行研究，建立结垢过程模型，并进行预测是十分必要的。
2.加热炉内壁结垢成因分析
湿天然气加热炉内壁结垢的成因较为复杂，主要有以下几个方面：
(1)水垢
湿天然气中含有大量的水蒸气，当其在加热炉内被加热至饱和蒸汽温度时，就会发生凝结和沉积，形成水垢。
(2)油垢
湿天然气中含有大量的杂质，其中含有的混合烃类、酸性化合物等易于沉积在内壁，形成油垢。
(3)盐垢
湿天然气中含有少量的氧化物、硫化物、硫酸盐等离子体，当湿天然气被加热时，离子体会分解，导致离子的浓缩和结晶，形成盐垢。
3.结垢过程模型建立
为了研究湿天然气加热炉内壁结垢过程，本文建立了结垢过程的数学模型。具体步骤如下：
(1)建立数学模型
假设加热炉内壁是一个光滑、平整、矩形截面的长方体，湿天然气中的沉积分为三种：水垢、油垢和盐垢。模型中考虑了下列参数：天然气的流量、流速、温度和压力，管子内壁的热传导性和导热率，以及管子内外的温度差。
(2)模拟运行环境
使用有限元方法模拟加热炉内部的运行环境，具体包括管子的材料和几何尺寸、加热炉的运动状态和天然气的物理性质。
(3)模型求解
使用计算机求解模型，计算出管子不同部位的沉积速率，确定最终沉积层。计算结果表明，在不同工作条件下，盘管内壁结垢情况不同，同时通过改变气体流速及温度等参数对结垢量进行控制也是可以实现的。
4.结论与展望
通过对湿天然气加热炉内壁结垢过程进行模型研究与预测，可以有效提高加热炉的工作效率，减少加热炉内壁的结垢情况。但是，本文模型建立与计算中仍存在不足之处，还需要进一步研究和改进。未来，在模型研究的基础上，可针对不同的加热炉工作条件、不同的气体特性等进行优化和完善，以更好满足实际生产的需要。
参考文献：
[1]赖铁良.热力学基础[M].武汉:武汉理工大学出版社,2005.
[2]黄丙伟.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2010.
[3]郑振华.流体力学[M].北京:化学工业出版社,2011.