加热炉火管高压水射流清防垢管路喷嘴结构参数的数值模拟

刘 鹏，王 力



加热炉火管高压水射流清防垢管路喷嘴结构参数的数值模拟

刘 鹏，王 力

（东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318）

加热炉火管；射流清垢；喷嘴结构；数值模拟

油田加热炉是油气集输过程必不可少的换热设备，在加热炉加热的介质中含有泥沙、悬浮固体等杂质，易沉积、粘附在火管顶面。经过长时间的高温加热后，杂质逐渐在火管顶面形成垢。垢的导热系数远低于钢铁，这样就相当于在加热炉火管外部套了一层绝热管线，这些污垢紧紧贴在火管表面，使火管表面的传热效率大幅度下降。同时热量不能及时传导给炉内介质，使得火管顶面局部温度升高，长时间局部过热的部位就会出现鼓包、甚至穿孔，给加热炉的安全运行带来了极大的隐患。目前油田主要采用加化学药剂的方法降低结垢速度，但清垢时需关停加热炉，运行成本高，同时清垢效果并不好。通过对现场实际情况的调研，可知加热炉火管清垢需满足清洗对火管无损伤，清洗效率高、质量好和成本低的特点，因此采用高压水力射流技术管路（如图1所示）。

图1 射流管路模型示意图

图2 射流管路参数示意图

1 建模及边界条件

通过现场调研发现，加热炉火管在外表面顶部结垢，而且火管外表面结垢分布不均匀。由于软件仿真模拟受制于有限的计算机资源和计算方法，不能使模型的条件完全和现实中相同，因此以结果的准确性为前提，对模型进行合理的简化，取一个喷嘴作为研究对象，且由于火管直径很大，喷嘴很小，所以射流靶面近似看做平面，运用Gambit建立三维模型，如图3所示。……