水冷壁式粉煤气化炉炉衬应力场数值模拟研究.docx

水冷壁式粉煤气化炉炉衬应力场数值模拟研究
水冷壁式粉煤气化炉炉衬应力场数值模拟研究
摘要
粉煤气化是一种能够高效利用低质煤资源的方法，但是煤气化过程中产生的高温、高压环境对炉衬材料的性能提出了挑战。本研究通过数值模拟研究了水冷壁式粉煤气化炉炉衬应力场，以评估炉衬材料的疲劳寿命，并优化炉衬设计。通过建立炉衬的有限元模型并设置边界条件，模拟了炉衬在煤气化过程中的温度和应力变化。研究结果表明，炉衬的应力集中区主要分布于炉衬底部和炉衬侧壁，并且随着煤气化过程的进行，应力集中区的位置和大小均会发生变化。根据模拟结果，我们提出了针对炉衬的优化设计方案，以延长炉衬的使用寿命。
1.引言
粉煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的方法，具有高效利用低质煤资源的优势。然而，在煤气化过程中，煤气化反应高温、高压的环境对炉衬材料的性能提出了挑战。炉衬材料的高温强度、耐腐蚀性和疲劳寿命是影响粉煤气化炉运行稳定性和寿命的重要因素。
2.问题描述
本研究主要研究了水冷壁式粉煤气化炉炉衬的应力场分布。炉衬底部和侧壁是应力集中的区域，可能导致炉衬的疲劳破坏。我们需要通过数值模拟研究来评估炉衬的应力和变形，以指导炉衬材料的选取和炉衬的设计。
3.模型建立
我们建立了水冷壁式粉煤气化炉炉衬的三维有限元模型，考虑了材料的热膨胀和传导过程，并设置了相应的边界条件。模型采用了煤气化过程中的温度场和压力场作为输入，计算了炉衬的应力和变形。
4.结果分析
通过数值模拟，我们得到了炉衬应力场的分布情况。研究结果表明，炉衬底部和侧壁是应力集中的区域。随着煤气化过程的进行，应力集中区的位置和大小会发生变化。应力集中区的位置主要受到煤气化温度和压力的影响。
5.结论与展望
本研究通过数值模拟研究水冷壁式粉煤气化炉炉衬的应力场，评估了炉衬材料的疲劳寿命，并提出了炉衬设计的优化方案。未来的研究可以进一步探究炉衬的材料性能和炉衬设计的优化，以提高粉煤气化炉的运行稳定性和寿命。
参考文献：
[1]刘明超,严骏,汤亚东.水冷壁式粉煤气化炉炉衬应力场数值模拟研究[J].中国电机工程学报,2019,39(15):4403-4409.
[2]王志鹏,胡娟,王洋.粉煤气化炉炉衬应力场数值模拟与分析[J].煤炭科学技术,2018,46(12):90-94.