[发明专利]焦炭塔动态介面引起的热应力及冷焦水流量的工程设计方法

摘要

关于延迟焦化装置焦炭塔动态冷(热)介面在塔壁上引起的热应力计算方法及冷焦水流量的工程设计方法。通过动态坐标系模拟了以一速度上升的液体介面在塔内沿塔壁爬升的动态边界工况，对其在壁中引起的径向和轴向二维瞬态温度场及应力应变场进行有限元计算。建立了能直观反映进料流量、介面升速、塔壁温度场、塔壁热应力和塔体塑性应变变形等前因后果定量关系的研究模型。研究表明，冷焦水流量与轴向温度梯度的关系近似指数关系，塔体变形有一个敏感的流量范围，流量控制应是先小流量再大流量的方式，小流量以塔顶蒸汽压不超过许用内压为准。这样，也为美国Weil N.A等人于五十年代通过大量调查统计提出的经验性防变形骤冷因数确立了理论依据。

主权项

1.关于延迟焦化装置焦炭塔动态冷(热)介面在塔壁上引起的热应力计算方法及冷焦水流量的工程设计方法。通过动态坐标法模拟了以一定的速度上升的液体介质届面在焦炭塔内沿塔壁爬升的动态边界工况，对其在壁中引起的径向和轴向二维瞬态温度场及应力应变场进行有限元计算。创造性地建立了能直观反映进料流量、届面升速、塔壁温度场、塔壁热应力和塔体塑性应变变形等前因后果定量关系的研究模型。本发明所举例子的结果表明，流量与轴向温度梯度的关系近似ΔT＝20.83Q-0.91的指数关系，塔体变形有一个敏感的冷焦水流量范围，流量的控制应是先小流量再大流量的区间控制。进水初期的小流量以塔顶蒸汽压不超过许用内压为准，进水流量达到330m3/hr后，塔壁的轴向温度梯度较低。这样，使得由美国Weil N.A等人于五十年代通过大量调查统计提出的经验性防变形骤冷因数有了清晰的理论基础，也说明Weil骤冷因数判据对我国焦炭塔实践指导的失败具有明显的客观原因，使工程技术人员能科学地判断某一台焦炭塔现实的进油(水)流量是否在塔壁上产生太大的应力，从而控制焦炭塔在安全许可范围内操作。