胡 珺，周 政，薄德臣，張 英

(1.中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001；2.中國(guó)石化中原油田分公司天然氣處理廠)

空氣預(yù)熱器殼程流場(chǎng)模擬與振動(dòng)分析

胡 珺1，周 政2，薄德臣1，張 英1

(1.中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001；2.中國(guó)石化中原油田分公司天然氣處理廠)

針對(duì)中國(guó)石化某分公司空氣預(yù)熱器在實(shí)際操作過程中經(jīng)常產(chǎn)生振動(dòng)、噪音的情況，利用Fluent1 4.0軟件對(duì)空氣預(yù)熱器的殼程進(jìn)行流場(chǎng)模擬和振動(dòng)分析，分析產(chǎn)生振動(dòng)的原因并提出解決措施。結(jié)果表明，空氣預(yù)熱器殼程管束的背面形成卡門渦流，底部空腔產(chǎn)生兩個(gè)較大的渦流，當(dāng)卡門渦流頻率與箱體固有頻率接近時(shí)，空氣預(yù)熱器會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布置及裝置實(shí)際情況，確定改造方案，即在搪瓷管段沿管束方向增加隔板、底部空腔添加導(dǎo)流板以及煙道系統(tǒng)內(nèi)部增加“井”字形隔墻。改造后，空氣預(yù)熱器未產(chǎn)生明顯的振動(dòng)和噪音。

空氣預(yù)熱器 殼程 流場(chǎng) 振動(dòng)

空氣預(yù)熱器利用加熱爐燃燒產(chǎn)生的熱煙氣預(yù)熱空氣，從而提高加熱爐效率[1]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行了研究與開發(fā)設(shè)計(jì)[2-3]，分析并解決空氣預(yù)熱器操作過程中存在的問題[4-9]，對(duì)影響空氣預(yù)熱器換熱效率的影響因素進(jìn)行研究[10-11]，并對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行優(yōu)化[12-15]。

中國(guó)石化某分公司空氣預(yù)熱器在運(yùn)行過程中發(fā)生振動(dòng)問題，使機(jī)組被迫降負(fù)荷運(yùn)行?？諝忸A(yù)熱器中最常發(fā)生的問題是氣室固有頻率與卡門渦流頻率的共振[16-17]。當(dāng)流體橫向流過管束時(shí)，管束背面產(chǎn)生的渦流周期性地產(chǎn)生和脫落，產(chǎn)生一個(gè)既垂直于流動(dòng)方向又垂直于管束的聲學(xué)駐波，即“卡門渦流效應(yīng)”[18-19]。當(dāng)卡門渦流頻率和氣室的固有頻率接近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生駐波共振的現(xiàn)象，使空氣預(yù)熱器產(chǎn)生嚴(yán)重的振動(dòng)，影響其正常運(yùn)行[20-22]。本課題利用Fluent軟件，對(duì)該空氣預(yù)熱器建立模型，分別對(duì)其含管束部分的殼程流場(chǎng)和殼程底部空腔的流場(chǎng)進(jìn)行模擬，并進(jìn)行詳細(xì)的振動(dòng)分析；結(jié)合流場(chǎng)模擬與振動(dòng)分析結(jié)果，提出消除空氣預(yù)熱器振動(dòng)的方案，解決該空氣預(yù)熱器在操作過程中存在的振動(dòng)和噪音問題。

1 物理模型

中國(guó)石化某分公司空氣預(yù)熱器為兩級(jí)、四程列管式空氣預(yù)熱器，高溫段為釘頭管束，低溫段為搪瓷管束。煙氣在殼程流動(dòng)，從頂部進(jìn)預(yù)熱器，冷煙氣從底部出預(yù)熱器。空氣預(yù)熱器殼程的模型按照現(xiàn)場(chǎng)裝置尺寸進(jìn)行建模，模擬工況按照實(shí)際操作工況進(jìn)行設(shè)定。

圖1為空氣預(yù)熱器殼程的幾何模型及不同管段名稱。由于空氣預(yù)熱器的幾何結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，因此取模型的二分之一為研究對(duì)象。同時(shí)，將殼程的管段從上至下依次命名為釘頭管段(一)、釘頭管段(二)、釘頭管段(三)、釘頭管段(四)、搪瓷管段(一)、搪瓷管段(二)、搪瓷管段(三)、搪瓷管段(四)?？諝忸A(yù)熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 1 所示。

圖1 殼程幾何模型及不同管段名稱 1—釘頭管段(一)；2—釘頭管段(二)；3—釘頭管段(三)； 4—釘頭管段(四)；5—搪瓷管段(一)；6—搪瓷管段(二)； 7—搪瓷管段(三)；8—搪瓷管段(四)

項(xiàng) 目釘頭管段搪瓷管段(一)、(二)搪瓷管段(三)、(四)氣室長(zhǎng)度∕m545454氣室寬度∕m391391377管外徑∕m008900510051每排管數(shù)213735管束橫向間距∕m018501050105管束縱向間距∕m031201140114

2 網(wǎng)格劃分與流動(dòng)模型的建立

采用 Solidworks2012 軟件建立空氣預(yù)熱器殼程模型，網(wǎng)格劃分采用 Ansys 14.0 中 ICEM CFD14.0 軟件，網(wǎng)格劃分后導(dǎo)入 Fluent 14.0 軟件進(jìn)行求解。對(duì)空氣預(yù)熱器殼程整體采用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，對(duì)管束部分進(jìn)行網(wǎng)格加密處理。

模擬介質(zhì)為煙氣，取平均成分煙氣(CO2，H2O，N2的體積分?jǐn)?shù)分別為13%，11%，76%)。在空氣預(yù)熱器殼程平均溫度(200 ℃)下，煙氣密度為 0.748 kgm3，黏度為 2.45×10-5Pa·s?？諝忸A(yù)熱器殼程頂部為氣相入口，入口速度為 3.43 ms，底部為氣相出口，邊界條件設(shè)置為壓力出口，操作壓力為大氣壓。

煙氣繞過管束流動(dòng)時(shí)，會(huì)在管束后發(fā)生旋渦脫落的現(xiàn)象，流體在空氣預(yù)熱器殼程內(nèi)呈湍流流動(dòng)狀態(tài)，因此流動(dòng)模型采用standardk-ε雙方程模型，并用SIMPLE算法對(duì)模型進(jìn)行求解。

3 頻率計(jì)算模型

卡門渦流頻率的表達(dá)式為[23]：

(1)

(2)

式中：fk為卡門渦流頻率，Hz；St為斯特勞哈數(shù)；S1為管束橫向間距，m；S2為管束縱向間距，m；v為流體流速，ms；d為管子外徑，m。

振幅和周期相同的波相對(duì)進(jìn)行并互相干涉，形成駐波[24]。根據(jù)聲學(xué)原理，聲學(xué)駐波的特性頻率可以用下式表達(dá)[25]：

(3)

式中：fn為管箱固有頻率，Hz；n為駐波階次，n=1，2，3，…；c為工作條件下聲速，ms；L為管箱寬度，m。

由于煙氣中的聲速很難精確計(jì)算，因此在工程計(jì)算中通常采用以下經(jīng)驗(yàn)式求解：

(4)

式中，T為氣流平均溫度，K。

當(dāng)卡門渦流的脫落頻率和管箱中的某階駐波頻率接近時(shí)，可能激發(fā)該階駐波，從而使空氣預(yù)熱器產(chǎn)生共振，共振判據(jù)一般為[26-27]：

0.8fk出

(5)

式中：fk出為管箱出口處的頻率，Hz；fk入為管箱入口處的頻率，Hz。

4 模擬結(jié)果與討論

圖2為空氣預(yù)熱器殼程的速度分布。由圖2可知，從整體上看殼程流場(chǎng)分布不均勻，在局部區(qū)域存在高速區(qū)；煙氣從空氣預(yù)熱器頂部向下流動(dòng)，由于管束的阻力作用，部分流體趨向壁面流動(dòng)，所以壁面處流體速度較大；在底部無管束的轉(zhuǎn)角區(qū)域存在著兩個(gè)大旋渦，旋渦的生成會(huì)引起空氣預(yù)熱器的振動(dòng)。

圖2 殼程的速度分布

4.1 空氣預(yù)熱器含管束部分殼程的模擬分析

4.1.1流場(chǎng)模擬為進(jìn)一步考察在管束范圍內(nèi)的流場(chǎng)情況，分別截取釘頭管段和搪瓷管段管束的局部區(qū)域流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，結(jié)果見圖 3 和圖 4。由圖 3 和圖 4 可以看出：管束兩側(cè)的流速較高，管束背面流速較低且管束后會(huì)生成旋渦，這些旋渦隨著時(shí)間延長(zhǎng)不斷脫落和再生，當(dāng)渦流的脫落頻率與管箱的固有頻率接近時(shí)，會(huì)使空氣預(yù)熱器發(fā)生振動(dòng)；在相同的時(shí)間段(0.987～0.995 s)內(nèi)，釘頭管段管束背面的旋渦形態(tài)變化較為緩慢，完成一次旋渦脫落需 0.005 s，而搪瓷管段管束背面旋渦完成一次旋渦脫落僅需 0.002 s；釘頭管段管束背面旋渦脫落和生成的頻率小于搪瓷管段，說明管子直徑與管束的排布方式對(duì)管束背面旋渦的脫落和生成頻率有影響。

4.1.2振動(dòng)原因分析根據(jù)振動(dòng)計(jì)算方法，結(jié)合流場(chǎng)模擬結(jié)果，對(duì)空氣預(yù)熱器不同管段的卡門渦流頻率和管箱固有頻率進(jìn)行計(jì)算，分析各段管箱是否會(huì)發(fā)生共振。對(duì)操作彈性為100%時(shí)的頻率進(jìn)行核算，分別計(jì)算各管箱的固有頻率和卡門渦流

圖3 0.987～0.995 s 內(nèi)搪瓷管段管束的速度分布

頻率，結(jié)果如表 2 所示。由表 2 可知，當(dāng)空氣預(yù)熱器操作彈性為 100% 時(shí)，搪瓷管段為空氣預(yù)熱器產(chǎn)生振動(dòng)的主要部位。

以搪瓷管段(一)為例，操作彈性對(duì)管箱固有頻率和卡門渦流頻率的影響見表3。由表3可以看出：對(duì)于搪瓷管段，隨著煙氣處理量的增加，管箱中卡門渦流頻率增大；在操作彈性為50%～70%時(shí)，管箱中的卡門渦流不會(huì)激發(fā)管箱的駐波；當(dāng)操作彈性大于70% 時(shí)，管箱中的卡門渦流會(huì)激發(fā)一階駐波，產(chǎn)生聲共振現(xiàn)象。

圖4 0.987～0.995 s 內(nèi)釘頭管段管束的速度分布

項(xiàng) 目管箱固有頻率f1∕Hz卡門渦流頻率判據(jù)fk入∕Hzfk出∕Hz下限∕Hz上限∕Hz是否激發(fā)駐波釘頭管段(一)61783438330226414125否釘頭管段(二)60523302315925273962否釘頭管段(三)59213159300924073791否釘頭管段(四)57873009285822863611否搪瓷管段(一)56496595624949997913是搪瓷管段(二)55076249591047287498是搪瓷管段(三)53626023568845517228是搪瓷管段(四)52135688536742946826是

表3 操作彈性對(duì)管箱固有頻率和卡門渦流頻率的影響

4.1.3振動(dòng)解決措施通過對(duì)空氣預(yù)熱器殼程的振動(dòng)分析，提出如下振動(dòng)解決措施：①增加空氣預(yù)熱器搪瓷管段管箱內(nèi)的隔板數(shù)；②增大管束縱向間距，減小St系數(shù)，從而改變卡門渦流頻率。

在搪瓷管段增加一塊縱向隔板的具體做法為：對(duì)于搪瓷管段(一)和(二)，每排有37根管子，將中心管束(第19根管)拆除，然后在空間內(nèi)設(shè)置隔板；對(duì)于搪瓷管段(三)和(四)，每排有35根管子，將中心管束(第17根管)拆除，然后在空間內(nèi)設(shè)置隔板，如圖5所示。

在搪瓷管段增加一塊縱向隔板之后，管箱的固有頻率提高。以搪瓷管段(一)為例，操作彈性對(duì)管箱固有頻率和卡門渦流頻率的影響見表4。由表4可以看出，當(dāng)操作彈性達(dá)到140% 時(shí)，卡門渦流頻率依然低于管箱固有頻率，不會(huì)產(chǎn)生聲共振現(xiàn)象?？梢?，增加縱向隔板后，不僅可以解決目

前的共振問題，還可以保證在提高處理量的條件下不產(chǎn)生聲共振現(xiàn)象。

圖5 增加一塊縱向隔板后搪瓷管段示意

操作彈性管箱固有頻率f1∕Hz卡門渦流頻率判據(jù)fk入∕Hzfk出∕Hz下限∕Hz上限∕Hz是否激發(fā)駐波50%112973297312424993957否60%112973957374929994748否70%112974616437434995539否80%112975276499939996331否90%112975935562444997122否100%112976595624949997913否110%112977254687454998705否120%112977913749859999496否130%1129785738123649910288否140%1129792328748699911079否

以搪瓷管段(一)為例，管束縱向間距對(duì)管箱固有頻率和卡門渦流頻率的影響見表5。由表5可以看出，隨著管束縱向間距的增大，卡門渦流頻率逐漸減小；當(dāng)管束縱向間距增大為原來的1.8倍時(shí)，卡門渦流頻率低于管箱固有頻率，不會(huì)產(chǎn)生聲共振現(xiàn)象。但是，管束縱向間距的變化對(duì)卡門渦流頻率的降低幅度影響較小，需對(duì)間距進(jìn)行較大幅度的調(diào)整，才能改變卡門渦流頻率。因此在工程操作上不具有優(yōu)勢(shì)。

表5 管束縱向間距對(duì)管箱固有頻率和卡門渦流頻率的影響

4.2空氣預(yù)熱器殼程底部的模擬分析

4.2.1流場(chǎng)模擬空氣預(yù)熱器底部空腔的流場(chǎng)特性與搪瓷管段(四)的流場(chǎng)特性密切相關(guān)，因此截取搪瓷管段(四)局部區(qū)域和底部空腔進(jìn)行分析。圖6為煙氣流經(jīng)搪瓷管段后未進(jìn)入90°大拐角彎頭前的流線圖。由圖6可以看出，煙氣流經(jīng)搪瓷管段后，在無約束的空腔內(nèi)由較小的旋渦發(fā)展為較大的旋渦，流體流動(dòng)十分不穩(wěn)定，這將嚴(yán)重影響下游的煙氣流動(dòng)情況。

圖6 流體流過搪瓷管束后的流線圖

圖7 空氣預(yù)熱器底部的整體和截面流線圖

圖7為空氣預(yù)熱器底部的整體和截面流線圖。由圖7可以看出，煙氣總體上是沿著煙道向出口(即引風(fēng)機(jī)入口)流動(dòng)，但是受搪瓷管段旋渦的影響，這些旋渦氣流還需流過90°彎道，使氣流出現(xiàn)雙螺旋流形式的二次流，而且在彎頭后出現(xiàn)局部的渦流區(qū)。當(dāng)這股不均勻的煙氣進(jìn)入引風(fēng)機(jī)時(shí)，將會(huì)對(duì)引風(fēng)機(jī)的工作狀況產(chǎn)生影響。

4.2.2振動(dòng)原因分析通過分析空氣預(yù)熱器底部的流場(chǎng)模擬結(jié)果可知，引起空氣預(yù)熱器底部振動(dòng)的主要原因?yàn)椋孩贌煔饨?jīng)搪瓷管段(四)產(chǎn)生的旋渦氣流流過90°彎頭時(shí)，由于快速轉(zhuǎn)向流動(dòng)形成雙螺旋流形式的二次流，而且在彎頭后出現(xiàn)局部的渦流區(qū)?？諝忸A(yù)熱器底部的旋渦不斷發(fā)生和脫落，當(dāng)旋渦的脈動(dòng)頻率與煙道腔體的固有頻率相近時(shí)會(huì)發(fā)生共振。②空氣預(yù)熱器底部煙道長(zhǎng)度很短，流體還未充分發(fā)展就直接進(jìn)入引風(fēng)機(jī)。當(dāng)這股不均勻的氣流通過風(fēng)機(jī)葉片通道時(shí)，各通道氣流也不均衡，使得引風(fēng)機(jī)內(nèi)部形成嚴(yán)重的二次渦流，引風(fēng)機(jī)內(nèi)部的渦流也將不斷發(fā)生和脫落，從而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。③引風(fēng)機(jī)入口氣流不均所誘發(fā)的引風(fēng)機(jī)的噪聲和振動(dòng)將在煙氣流道腔體內(nèi)傳播，當(dāng)聲波頻率與煙氣流道腔體的固有頻率相近時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲共振現(xiàn)象，造成空氣預(yù)熱器底部煙氣流道產(chǎn)生振動(dòng)。

4.2.3振動(dòng)解決措施空氣預(yù)熱器底部振動(dòng)問題的解決措施主要為：①增加煙道長(zhǎng)度，使煙氣流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定、均勻后再進(jìn)入引風(fēng)機(jī)，有利于改善進(jìn)入引風(fēng)機(jī)入口的氣流分布，從而減少振動(dòng)。②在引風(fēng)機(jī)入口煙道上添加格柵，打破流體的雙螺旋流，使流體重新分配均勻后再進(jìn)入引風(fēng)機(jī)，以減小振動(dòng)。③對(duì)煙道系統(tǒng)內(nèi)部和外部進(jìn)行加固，內(nèi)部可采用“井”形方式進(jìn)行加固，外部在振動(dòng)較為強(qiáng)烈的部位焊槽鋼，改變煙道腔體的固有頻率，進(jìn)一步使氣流均勻。④在空氣預(yù)熱器底部的空腔添加導(dǎo)流板，改變腔體的固有頻率并消除底部的旋渦，避免產(chǎn)生聲共振現(xiàn)象，從而減小空氣預(yù)熱器的振動(dòng)。

4.3 改造方案及效果

根據(jù)上述空氣預(yù)熱器的振動(dòng)解決措施，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布置及裝置實(shí)際情況，提出以下改造方案：①在搪瓷管段沿管束方向增加一塊隔板，改變管箱的固有頻率。如果今后進(jìn)一步提高煙氣處理量，為了有更大的操作彈性，可以在搪瓷管管箱內(nèi)增加兩塊縱向隔板。②在空氣預(yù)熱器底部空腔沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向添加兩塊平行導(dǎo)流板，消除空腔底部的渦流。③在煙道系統(tǒng)內(nèi)部增加“井”字形隔墻，增加煙道強(qiáng)度，減小系統(tǒng)振動(dòng)。

改造后，空氣預(yù)熱器未產(chǎn)生明顯的振動(dòng)和噪音，消除了運(yùn)行中存在的安全隱患，達(dá)到了預(yù)期的改造效果。

5 結(jié) 論

空氣預(yù)熱器在運(yùn)行過程中容易發(fā)生振動(dòng)，根據(jù)空氣預(yù)熱器的殼程流場(chǎng)模擬和振動(dòng)分析結(jié)果，在操作彈性為100%時(shí)，搪瓷管段為主要發(fā)生的管段，針對(duì)搪瓷管段(一)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在操作彈性大于70%后，搪瓷管段(一)會(huì)產(chǎn)生聲共振現(xiàn)象?？諝忸A(yù)熱器底部的氣流分布不均勻，在搪瓷管段下方存在旋渦，這些旋渦氣流流過90°彎頭時(shí)，由于快速轉(zhuǎn)向流動(dòng)形成雙螺旋流形式的二次流。通過合理控制操作彈性、在搪瓷管管箱內(nèi)增加縱向隔板數(shù)和增大管子縱向間距、加長(zhǎng)煙道長(zhǎng)度、在引風(fēng)機(jī)入口煙道添加格柵、加固煙道系統(tǒng)和在空氣預(yù)熱器底部空腔添加隔板等措施，可以解決空氣預(yù)熱器的振動(dòng)問題。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布置及裝置實(shí)際情況，改造方案主要為：在搪瓷管段沿管束方向增加隔板、底部空腔添加導(dǎo)流板以及煙道系統(tǒng)內(nèi)部增加“井”字形隔墻。改造后，空氣預(yù)熱器未產(chǎn)生明顯的振動(dòng)和噪音，消除了運(yùn)行中存在的安全隱患。

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簡(jiǎn) 訊

旭化成公司與藍(lán)星公司在中國(guó)南通建立mPPE工程塑料合資企業(yè)

旭化成公司于2017年9月5日表示，已經(jīng)與中國(guó)化工集團(tuán)旗下子公司中國(guó)藍(lán)星公司建立了合資企業(yè)，將建立一體化聯(lián)合體，生產(chǎn)改性聚苯醚(mPPE)工程塑料Xyron。旭化成公司在合資企業(yè)中占有50.07%股份，而藍(lán)星公司擁有剩余的49.93%股份。

新公司名稱為旭化成藍(lán)星(南通)工程塑料營(yíng)銷有限公司，總部位于中國(guó)南通。其子公司將在上海、深圳和香港成立。該設(shè)施將包括生產(chǎn)中間體2，6-二甲苯酚和聚苯醚(PPE)的裝置。PPE和2，6-二甲苯酚的預(yù)計(jì)產(chǎn)能為30 kta，mPPE為20 kta。該項(xiàng)目已收到反托拉斯清關(guān)。兩家母公司將開始研究2，6二甲苯酚、PPE和mPPE制造設(shè)施的建設(shè)，并將在2018年3月之前作出最終投資決定。

旭化成公司在新加坡生產(chǎn)mPPE的中間材料，其Xyron的全球生產(chǎn)能力為62 kta。藍(lán)星公司是中國(guó)唯一的2，6-二甲苯酚和PPE生產(chǎn)商，正在尋求滿足日益增長(zhǎng)的需求并開展mPPE業(yè)務(wù)。該合資公司將利用藍(lán)星公司的技術(shù)生產(chǎn)2，6-二甲苯酚和PPE，并利用旭化成公司的mPPE混配技術(shù)和應(yīng)用能力。

[錢伯章摘譯自Chemical Week，2017-09-05]

利用CO2除去水中的顆粒物

普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種水處理技術(shù)，將CO2注入污水中，將那些難以通過沉降或微生物脫除的懸浮顆粒分離出來。該技術(shù)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模系統(tǒng)的顆粒物脫除效率比常規(guī)過濾裝置高1 000倍，且不需要使用膜。

這種低成本、低能耗的系統(tǒng)將用來代替微濾或超濾，或者作為常規(guī)過濾的輔助系統(tǒng)，防止膜上積垢。該系統(tǒng)也能用于將水生細(xì)菌和病毒分離出來，而無需氯化或紫外線處理。

含有固體顆粒的水流過透氣材料(聚二甲基硅氧烷)，離子梯度誘導(dǎo)顆粒物沿著垂直于流體流向的方向移動(dòng)，會(huì)聚集在管道的一側(cè)，分開水流就可將顆粒物分離出來。

該研究項(xiàng)目在普林斯頓大學(xué)的霍華德斯通(Howard Stone)實(shí)驗(yàn)室由博士后研究人員Sangwoo Shin和Orest Shardt完成。該研究?jī)?nèi)容最近發(fā)表在《Nature Communications》期刊上。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將該技術(shù)放大。

[程薇摘譯自Chemical Engineering，2017-07-18]

FLOWFIELDSIMULATIONANDVIBRATIONANALYSISFORAIRPREHEATERSHELLSIDE

Hu Jun1， Zhou Zheng2， Bo Dechen1， Zhang Ying1

(1.FushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals，SINOPEC，F(xiàn)ushun，Liaoning113001； 2.NaturalGasProcessingPlantofZhongyuanOilfield，SINOPEC)

The air preheater vibration and noise often occurs during operation in a SINOPEC refinery.Fluent software was used to establish a mathematical model for simulating the flow field of shell side and analyzing the causes of vibration and to propose solutions.The results showed that a Kamen vortex exists on the back of the air preheater tube bundle，and there are two large vortices in the bottom cavity.As soon as the vortex frequency is close to the inherent frequency of tube box，vibration and noise occur.The revamping plan was confirmed：increasing clapboard along the direction of the pipes in enamel pipe sectors，adding baffle in the bottom cavity and “well” shaped partition wall in the flue system.After revamping，the vibration and noise no longer occur.

air preheater； shell side； flow field； vibration

2017-05-19；修改稿收到日期2017-07-08。

胡珺，碩士，助理工程師，從事煉油廠節(jié)能技術(shù)研究工作。

胡珺，E-mail：hujun.fshy@sinopec.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05017-004)。