【摘 要】
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目的 研究煤炭地下气化生产井口装置采气过程中，携带煤灰、煤渣的粗煤气对井口装置采气流场区域冲蚀磨损的影响规律及主要影响因素。方法 基于气–固两相流理论，采用离散相模型（DPM）描述离散固相颗粒的运动学和运动轨迹，采用雷诺–平均–纳维–斯托克斯（RANS）方程计算连续相的流体动力学特性，通过数值分析得到主要冲蚀磨损位置，以及固体颗粒粒径、颗粒质量流量、粗煤气流速的变化对采气流场区域冲蚀率的影响，并通
【基金项目】
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中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目[2019E-25（JT）]～～；
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目的 研究煤炭地下气化生产井口装置采气过程中，携带煤灰、煤渣的粗煤气对井口装置采气流场区域冲蚀磨损的影响规律及主要影响因素。方法 基于气–固两相流理论，采用离散相模型（DPM）描述离散固相颗粒的运动学和运动轨迹，采用雷诺–平均–纳维–斯托克斯（RANS）方程计算连续相的流体动力学特性，通过数值分析得到主要冲蚀磨损位置，以及固体颗粒粒径、颗粒质量流量、粗煤气流速的变化对采气流场区域冲蚀率的影响，并通过实验进行验证。结果 主要冲蚀磨损区域在小四通和侧阀Ⅰ的内部壁面。固体颗粒粒径为20～200μm，小四通内壁面处，颗粒粒径为40μm时最大冲蚀率最大，为8.7×10–7 kg/（m~2·s），是粒径为180μm时的11.9倍。固体颗粒质量流量为2.5×10–4～12.5×10–4 kg/s，小四通内壁面处，在质量流量为12.5×10–4 kg/s时，最大冲蚀率最大，为7.3×10–7 kg/（m~2·s），是质量流量为2.5×10–4 kg/s时的5.2倍。粗煤气流速从10～20 m/s，小四通内壁面处，在粗煤气流速为20 m/s时，最大冲蚀率最大，为6.7×10–7 kg/（m~2·s），是粗煤气流速为10 m/s时的2.7倍。通过实验验证了数值分析对主要冲蚀区域预测的正确性，并且验证了堆焊能有效减轻气固两相流对装置的冲蚀。结论 小四通和侧阀Ⅰ的内部壁面受到冲蚀磨损最严重。颗粒粒径、颗粒质量流量和粗煤气产量等因素对装置的冲蚀磨损率均有较大影响，且颗粒粒径影响最大。在井口装置加工的时候，应对主要冲蚀区域做堆焊处理，在生产井口装置工程应用中，应当对小四通和侧阀Ⅰ加强监测，及时更换，并且参考分析结果对工艺流程进行相应的合理优化，尽可能地减少对装置的磨损。
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