大型球罐整体热处理温度均匀性研究及仿真分析

摘要

随着亚洲基础设施投资银行（简称亚投行）的正式成立，中国作为全球第二大石油和化工产品的生产大国急需更快地将与基础设施建设相关的石油化工产品推向国际。然而，想要在众多国家的竞争中脱颖而出，就需要提高基础建设的效率，尽可能地增加自动化程度、降低成本。目前，在炼制工业和石油化工中越来越多得使用大型球罐来储存和运输液态或气态物料，如液化石油气、液氨、氧气、氮气等。因此，大型球罐的强度和施工质量备受重视。而大型球罐焊后整体热处理就是提高球罐质量的关键步骤。课题主要围绕大型球罐整体热处理过程中所存在的问题展开，目的是提高热工计算效率以及减小热处理温差，在对目前国内外取得的成果进行学习的基础上，提出了在LabVIEW软件平台上进行热工计算以及在Fluent软件平台上分析球罐热处理温度均匀性的研究方法。以下是本课题研究的主要内容。 课题通过分析国内外现有的大型球罐使用情况及球罐整体热处理系统，找出了大型球罐整体热处理系统的不足之处；针对球罐热处理热工计算过程繁琐的问题，设计了球罐热处理燃烧与热平衡自动计算系统。并在在河北海伟交通设施集团有限公司50万吨/年丙烷脱氢项目中，首次将开发的大型球罐热处理热工计算系统成功应用于丙烷球罐热处理燃烧器选型工作中。本课题通过Fluent软件平台进行了球罐热处理时内流场的温度仿真，通过仿真结果对比球罐内有无导流伞时球壳受热情况，再对比球罐内导流伞在不同位置和张开角度时的仿真结果，进而得到导流伞的最佳位置在球罐直径的1/3处，张开角度为120°；以LabVIEW软件为平台，设计了球罐热处理辅助设计系统。用户通过软件就可以看到不同规格球罐内导流伞在不同尺寸、位置和张开角度时的仿真结果，进而正确选择导流伞，在实际工程中的目标上位机中成功运行，具有足够的扩展性，能够适用于不同尺寸规格的大型球罐。