王炯,齊樹龍

AQC 鍋爐是水泥生產(chǎn)線余熱發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，AQC鍋爐的進(jìn)風(fēng)管道及其保溫設(shè)計(jì)對鍋爐的運(yùn)行和熱量的利用影響較大，繼而影響余熱發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。同時(shí)，管道壁溫是否在管道材料允許的使用溫度范圍內(nèi)，直接影響管道的使用壽命及余熱電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。若AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道不采取保溫措施，將會(huì)極大降低余熱回收效率[2]。AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)熱風(fēng)溫度較高，且含塵顆粒硬度大，為減少管道散熱損失及磨損，需在進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)部敷設(shè)耐磨澆注料層和內(nèi)保溫層，在管道外部敷設(shè)外保溫層。本文通過建立AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道溫度場、湍流場、幾何尺寸模型，應(yīng)用Fluent數(shù)值模擬計(jì)算，確定AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道最佳內(nèi)外保溫層厚度配合數(shù)值，有助于節(jié)約工程成本。

1 AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道換熱機(jī)理及分析

AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)的熱風(fēng)是含熟料顆粒的高速氣固兩相流體，熱風(fēng)流速在12～15m/s。熱風(fēng)中的熟料顆粒硬度大，對管壁磨損嚴(yán)重，因此需在管道內(nèi)壁敷設(shè)耐磨澆注料。隨著篦冷機(jī)工況的波動(dòng)，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度也發(fā)生較大變化，有時(shí)中部取風(fēng)溫度高達(dá)400℃～600℃。為減少進(jìn)風(fēng)管道溫度損失，通常在管道內(nèi)壁敷設(shè)內(nèi)保溫層，出于運(yùn)行成本考慮，當(dāng)內(nèi)保溫層敷設(shè)厚度較大時(shí)，往往采取在管道外壁面敷設(shè)外保溫層的措施，以減少內(nèi)保溫層厚度，同時(shí)在保證熱風(fēng)流通面積相同的情況下，減小管徑。AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)壁先敷設(shè)內(nèi)保溫材料，后敷設(shè)耐磨澆注料；管道外壁面敷設(shè)外保溫材料，如圖1所示。

圖1 AQC進(jìn)風(fēng)管道保溫材料敷設(shè)

AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道的換熱過程包括熱傳導(dǎo)、對流、輻射三種換熱方式。管道內(nèi)含熟料顆粒的高溫?zé)犸L(fēng)與耐磨澆注料壁面主要進(jìn)行對流換熱，高溫?zé)犸L(fēng)與耐磨澆注料進(jìn)行輻射換熱。高溫?zé)犸L(fēng)將熱量傳遞給耐磨澆注料壁面后，耐磨澆注料層內(nèi)部通過導(dǎo)熱，使耐磨澆注料層溫度升高。高溫耐磨澆注料與管道內(nèi)保溫層、管道內(nèi)保溫層與管道內(nèi)壁、管道內(nèi)壁與管道外壁、管道外壁與外保溫層間進(jìn)行導(dǎo)熱，熱量依次通過耐磨澆注料→內(nèi)保溫層→管道→外保溫層。管道外保溫層外壁與環(huán)境空氣進(jìn)行對流換熱。AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道高溫?zé)犸L(fēng)經(jīng)過一系列的換熱過程后，熱量傳遞到管道壁面，管道壁面溫度不能超過管道材料的最高許用溫度，否則管道材質(zhì)受高溫影響會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致管道變形甚至破裂。高溫?zé)犸L(fēng)管道經(jīng)過保溫層的隔熱后，當(dāng)環(huán)境溫度≤25℃時(shí)，管道外保溫層外壁面溫度不應(yīng)＞50℃；當(dāng)環(huán)境溫度＞25℃時(shí)，管道外保溫層外壁面溫度不應(yīng)＞環(huán)境溫度+25℃。

2 AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道數(shù)值建模及模擬參數(shù)設(shè)定

AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道利用Fluent 軟件進(jìn)行數(shù)值模擬研究，采用CFD 流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，通過多次迭代計(jì)算求得數(shù)值解，完全可以滿足工程應(yīng)用對計(jì)算精度的要求。

2.1 湍流模型

AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道流場流速較大，貼近管道耐磨層邊界處為流體邊界層，管道中心流體流場屬于湍流流場。目前常用的湍流模型有Spalart-Allmaras 模型、k-ε 模型、k-w 模型、雷諾應(yīng)力模型及大渦模型。AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道屬于高雷諾數(shù)的湍流模型，選用可實(shí)現(xiàn)k-ε模型能夠得到較好的計(jì)算精度。

2.2 換熱模型

AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道的換熱屬于熱傳導(dǎo)、對流和輻射三種換熱方式的組合。其能量輸運(yùn)方程為：

式中：

ρ——流體密度，kg/m3

E——流體單位體積內(nèi)的總能量，J

t——時(shí)間，s

V——流體速度，m/s

P——流體壓力，Pa

T——流體熱力學(xué)溫度，K

keff——有效熱傳導(dǎo)系數(shù)

τeff——有效熱粘性系數(shù)

Sh——包含化學(xué)反應(yīng)熱及用戶定義的其他體積熱源項(xiàng)，J

在AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道換熱模型中，采用耦合傳熱模型，能夠計(jì)算固體熱傳導(dǎo)，并且與流體的對流換熱耦合，耦合邊界條件對任意分隔的兩個(gè)單元體的壁面區(qū)域適用。

2.3 幾何模型

AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道直徑為3 620mm，管道壁厚8mm，取長度為10m 的管道作為研究對象。由于AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道幾何模型關(guān)于軸對稱，且管道流場、溫度場均關(guān)于軸對稱，因此，采用1/4 圓截面管道建立幾何模型，既可以減少計(jì)算量，也不影響計(jì)算精度。

2.4 網(wǎng)格劃分

模型網(wǎng)格的生成是數(shù)值模擬技術(shù)和流體力學(xué)的重要組成部分，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞直接影響數(shù)值計(jì)算結(jié)果的精度。AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)與耐磨澆注料壁面接觸處為流體邊界層，壁面網(wǎng)格需加密。管道耐磨澆注料、管道內(nèi)保溫層及管道外保溫層的換熱情況是重點(diǎn)研究對象，在耐磨澆注料層、管道內(nèi)、外保溫層處采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格并加密。網(wǎng)格的劃分采用Gambit 2.4軟件，網(wǎng)格劃分示意如圖2所示。

圖2 AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道網(wǎng)格劃分

2.5 邊界條件設(shè)置

模型邊界條件的設(shè)置對于模型求解至關(guān)重要，按照AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道實(shí)際尺寸1∶1建模，環(huán)境空氣流速為2m/s，環(huán)境溫度為20℃。本文研究的AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道模型邊界條件包括管道壁面、速度入口、壓力出口等。AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道管壁為壁面邊界條件，壁面厚度為8mm。熱風(fēng)入口和出口邊界條件如表1和表2所示。

表1 AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)入口邊界條件

表2 AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)出口邊界條件

在本次數(shù)值模擬中，進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫材料選用硅酸鈣板，外保溫材料選用復(fù)合硅酸鹽，管道材質(zhì)為Q345。GB50264-2013《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》對相關(guān)保溫材料的物性參數(shù)要求如表3所示，耐磨澆注料及管道的物性參數(shù)要求如表4、表5所示。

表3 保溫材料物性參數(shù)

表4 耐磨澆注料物性參數(shù)

表5 管道物性參數(shù)表

Q345 材質(zhì)管道的使用溫度范圍為-40℃～400℃，因此，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層厚度設(shè)計(jì)的極限是Q345 管道溫度≯390℃，裕量為10℃。窯頭AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道正常進(jìn)風(fēng)溫度為350℃～430℃，但隨著篦冷機(jī)工況的變化，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)風(fēng)溫度變化較大，有時(shí)高達(dá)600℃。本次數(shù)值模擬針對的是在極端情況下，即窯頭AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度為600℃時(shí)，進(jìn)風(fēng)管道保溫層設(shè)計(jì)能夠滿足規(guī)范和工程實(shí)際要求。

2.6 計(jì)算區(qū)域的離散方式與數(shù)值算法

在計(jì)算區(qū)域內(nèi)采用有限體積法，針對結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的QUICK格式進(jìn)行離散化，提高了計(jì)算精度。

處理壓力-速度耦合關(guān)系的算法有SIMPLE、SIMPLEC 和PISO 三種。SIMPLE 算法采用“猜測-修正”的過程；SIMPLEC 算法與SIMPLE 算法的計(jì)算步驟相同，但求解穩(wěn)態(tài)收斂速度慢于SIMPLE 算法；PISO算法主要應(yīng)用于非穩(wěn)態(tài)模擬，在可壓縮或不可壓縮流體流場中，求解壓力速度耦合關(guān)系。由于本研究篦冷機(jī)內(nèi)部熟料顆粒與空氣的換熱過程最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)過程，故選用SIMPLE 算法。動(dòng)量方程、能量方程的計(jì)算采用QUICK 格式，壓力插補(bǔ)格式采用PRESTO!格式。

3 AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道的數(shù)值模擬計(jì)算

通過對AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)行物理建模、數(shù)學(xué)建模以及采用Fluent 數(shù)值計(jì)算理論分析、采用Fluent 流體計(jì)算軟件對進(jìn)風(fēng)管道數(shù)值模型進(jìn)行計(jì)算，得到了AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道保溫層內(nèi)的溫度場。

3.1 AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道數(shù)值模擬殘差

數(shù)值模擬殘差是指數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的迭代誤差，迭代誤差越小，計(jì)算結(jié)果與邊界條件確定的真值越接近。為了減少迭代計(jì)算步數(shù)、迭代計(jì)算時(shí)間，且滿足實(shí)際需要的計(jì)算精度，迭代計(jì)算誤差控制在一定范圍內(nèi)即可。AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)澆注料厚度為100mm，內(nèi)保溫層厚度為100mm，外保溫層厚度為100mm 時(shí)，其數(shù)值模擬殘差如圖3 所示。其中，能量守恒方程迭代誤差達(dá)到10-7，其他各項(xiàng)方程的迭代誤差均收斂于10-3，整體迭代誤差可滿足實(shí)際工程需要，能夠保證計(jì)算結(jié)果的精度。

圖3 數(shù)值模擬殘差圖

3.2 AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道的網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

模型網(wǎng)格數(shù)量越多，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)越密集，數(shù)值模擬結(jié)果越精確，但也會(huì)增加計(jì)算量，占用更多計(jì)算機(jī)資源。當(dāng)網(wǎng)格密度達(dá)到一定程度后，再繼續(xù)增加網(wǎng)格，對計(jì)算結(jié)果的影響很小，此時(shí)對應(yīng)的網(wǎng)格密度數(shù)量與數(shù)值模擬結(jié)果無關(guān)，驗(yàn)證了數(shù)值模型的無關(guān)性。不同網(wǎng)格數(shù)量對應(yīng)的AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道出口溫度值見圖4。由圖4可知，網(wǎng)格數(shù)量為6 796 631與網(wǎng)格數(shù)量為13 593 200，對應(yīng)的AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道出口溫度值基本一致，因此，采用網(wǎng)格數(shù)量為6 796 631的網(wǎng)格劃分方法即可得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，并且可以減少計(jì)算量。AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道耐磨澆注料、管道內(nèi)外保溫層厚度的數(shù)值模型也采用該方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

圖4 不同網(wǎng)格數(shù)量對應(yīng)的AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道出口溫度值

3.3 AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道數(shù)值模擬溫度場計(jì)算

AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道的溫度場是一個(gè)重要的物理場，在AQC余熱鍋爐的進(jìn)風(fēng)管道保溫層設(shè)計(jì)中，溫度場的分布能夠?yàn)锳QC余熱鍋爐的保溫層厚度設(shè)計(jì)提供參考。本文主要關(guān)注AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)熱風(fēng)溫度、管壁溫度及外保溫層外壁面溫度，分別對AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道出口熱風(fēng)溫度、耐磨澆注料層、管道內(nèi)保溫層、管道外保溫層及管道外部環(huán)境空氣溫度進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.3.1 第一次模擬計(jì)算

當(dāng)AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道耐磨澆注料厚度為100mm，內(nèi)外層保溫厚度均為100mm 時(shí)，截取管道中間段位置L=5m 處的AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道溫度場分布進(jìn)行分析，L=5m 處AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道溫度分布如圖5所示。

圖5 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道溫度分布

L=5m 處，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)熱風(fēng)溫度分布如圖6 所示。從圖6 可以看出，管道中心處溫度梯度變化較小，貼近耐磨澆注料壁面處，溫度梯度變化較大，其平均熱風(fēng)溫度為872.698K（599.548℃）。

圖6 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)熱風(fēng)溫度分布

L=5m處，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)耐磨澆注料層的溫度分布如圖7 所示。耐磨澆注料層內(nèi)溫度由869.658K（596.508℃）降至836.869K（563.719℃），溫度變化幅度為32.789℃，由于耐磨澆注料的導(dǎo)熱系數(shù)較保溫層材料大，厚度同為100mm時(shí)，耐磨澆注料的熱阻值較保溫層材料小，因此耐磨澆注料的溫度變化幅度較小。

圖7 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)耐磨澆注料層溫度分布

L=5m 處，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層的溫度分布如圖8 所示。內(nèi)保溫層內(nèi)的溫度由836.869K（563.719℃）降至608.665K（335.515℃），溫度變化幅度為228.204℃，溫度變化幅度大。這是由于內(nèi)保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，熱阻值大，在相同的熱流量時(shí)，需要較大的溫度差值。由圖8 可知，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道管壁溫度為608.665K（335.515℃），而AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道材料Q345 的使用溫度為400℃，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層厚度在管道使用溫度范圍內(nèi)，管道材料性能、力學(xué)性能等均不會(huì)受到影響，可正常使用。

圖8 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層溫度分布

L=5m 處，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道外保溫層的溫度分布如圖9所示。AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道外保溫層溫度由608.665K（335.515℃）降至315.064K（41.914℃），外保溫層外壁面溫度為41.914℃，符合GB50264-2013《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求（＜50℃）。同時(shí)，隨著管道長度的增加，其外保溫層外壁面溫度將會(huì)進(jìn)一步降低。

圖9 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道外保溫層的溫度分布

內(nèi)保溫層厚度為100mm 時(shí)，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度與管道長度的變化關(guān)系曲線如圖10所示。由圖10，可知AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度隨管道長度的變化近似線性變化關(guān)系，其線性擬合曲線方程為：

圖10 AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度與管道長度的變化曲線

式中：

T——熱風(fēng)溫度，K

T0——AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)風(fēng)熱風(fēng)溫度，K

L——管道長度，m

由線性擬合曲線方程可知，內(nèi)保溫層厚度100mm時(shí)，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)熱風(fēng)管道長度每增加1m，熱風(fēng)溫度降低0.062 17℃。

通過以上模擬計(jì)算可知，耐磨澆注料厚度為100mm，內(nèi)保溫層厚度為100mm、外保溫層厚度為100mm 時(shí)，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道外保溫層外壁面溫度及管壁溫度均滿足工程實(shí)際要求，且保溫效果較好。但是，在滿足工程實(shí)際和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，內(nèi)保溫層厚度仍可適當(dāng)減小。

3.3.2 第二次模擬計(jì)算

在第一次模擬計(jì)算基礎(chǔ)上，其他條件不變，調(diào)整內(nèi)保溫層厚度為80mm，再次對AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。

耐磨澆注料厚度及外保溫層厚度仍為100mm，內(nèi)保溫層厚度為80mm，L=5m位置處的耐磨澆注料層溫度場分布見圖11。由圖11 可知，耐磨澆注料層溫度由857.393K（584.243℃）降至834.632K（561.482℃），溫度降低了22.761℃。相對于內(nèi)保溫層厚度為100mm 時(shí)，耐磨澆注料內(nèi)壁面溫度降低了12.265℃，外壁面溫度降低了2.237℃。

圖11 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道耐磨澆注料層溫度分布

耐磨澆注料厚度及外保溫層溫度仍為100mm，內(nèi)保溫層厚度為80mm時(shí)，L=5m位置處的管道內(nèi)保溫層溫度場分布見圖12。由圖12 可以看出，內(nèi)保溫層溫度由834.632K（561.482℃）降至658.451K（385.301℃），溫度降低了176.181℃。相對于內(nèi)保溫層厚度為100mm時(shí)，內(nèi)保溫層內(nèi)壁面溫度降低了2.237℃，外壁面溫度增加了49.786℃，這主要是由于內(nèi)保溫層厚度減少，保溫效果變差，熱阻值減小造成。此時(shí)對應(yīng)的管道壁面溫度為658.451K（385.301℃），低于管道材料的使用溫度范圍，可保證管道正常使用。

圖12 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層溫度分布

耐磨澆注料厚度及外保溫層厚度仍為100mm，內(nèi)保溫層厚度為80mm，L=5m 位置處的AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道外保溫層溫度場分布見圖13，由圖13 可以看出，外保溫層溫度由658.451K（385.301℃）降至320.537K（47.387℃），外保溫層外壁面溫度為47.387℃，滿足GB 50264-2013《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》保溫要求（＜50℃）。相對于內(nèi)保溫層厚度為100mm，內(nèi)保溫層厚度為80mm 時(shí)，外保溫層外壁面溫度增加了5.473℃。

內(nèi)保溫層厚度為80mm時(shí)，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度與管道長度的變化關(guān)系曲線如圖14 所示。與第一次模擬計(jì)算相同，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度與管道長度的變化近似為線性變化關(guān)系曲線，其線性擬合曲線方程為：

圖14 AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度與管道長度的變化曲線

由線性擬合曲線方程可知，內(nèi)保溫層厚度為80mm 時(shí)，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道長度每增加1m，熱風(fēng)溫度降低0.068 04℃。

3.3.3 第三次模擬計(jì)算

第二次模擬計(jì)算表明，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層厚度為80mm 時(shí)，可保證管道的正常使用，但仍有減小內(nèi)保溫層厚度的空間。

其他條件保持不變，調(diào)整內(nèi)保溫層厚度為70mm，進(jìn)行數(shù)值模擬。AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層溫度場分布如圖15 所示。從圖15 可知，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道壁面的溫度為667.624K（394.624℃），己接近管材Q345的最高使用溫度400℃，內(nèi)保溫層厚度基本己沒有減小的空間。

圖15 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層溫度分布

外保溫層溫度場分布如圖16所示。由圖16可知，外保溫層外壁面溫度為322.188K（49.188℃），已十分接近規(guī)范要求溫度（＜50℃）。

圖16 L=5m處AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道外保溫層溫度分布

AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度與管道長度的變化關(guān)系曲線如圖17所示。AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度與管道長度變化線性擬合曲線方程為：

圖17 AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)溫度隨管道長度變化曲線

由線性擬合曲線方程可知，AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)熱風(fēng)管道長度每增加1m，熱風(fēng)溫度降低0.070 26℃。

以上模擬計(jì)算結(jié)果表明，耐磨澆注料層及外保溫層厚度為100mm，AQC 鍋爐進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)保溫層厚度為70mm 時(shí)，管壁溫度為394.624℃，外保溫層外壁面溫度為49.188℃，管壁溫度已接近于管道Q345材料的最高使用溫度400℃，內(nèi)保溫層厚度已無減小的空間，且外保溫層外壁面溫度也已十分接近規(guī)范要求溫度（＜50℃），若繼續(xù)減小內(nèi)保溫層厚度，勢必會(huì)增加外保溫層厚度，引起保溫材料耗量的增加。所以，內(nèi)保溫層厚度70mm，耐磨澆注料層及外保溫層厚度為100mm是較為理想的保溫層厚度設(shè)計(jì)方案，既可滿足規(guī)范要求，又能最大程度節(jié)約保溫材料。

4 結(jié)語

以AQC 鍋爐管徑?3 620mm，管道壁厚8mm、長度10m 的進(jìn)風(fēng)管道的直管段為研究對象，利用Fluent流體計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到了不同內(nèi)保溫層厚度的AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道溫度場。通過對不同內(nèi)保溫層厚度的AQC鍋爐進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得了AQC 鍋爐熱風(fēng)溫度與管道長度變化的線性擬合曲線。

（1）耐磨澆注料層、內(nèi)保溫層厚度及外保溫層厚度為100mm時(shí)，管道長度每增加1m，熱風(fēng)溫度降低0.062 17℃。

（2）耐磨澆注料層、外保溫層厚度為100mm，內(nèi)保溫層厚度為80mm 時(shí)，管道長度每增加1m，熱風(fēng)溫度降低0.068 04℃。

（3）耐磨澆注料層、外保溫層厚度為100mm，內(nèi)保溫層厚度為70mm 時(shí)，管道長度每增加1m，熱風(fēng)溫度降低0.070 26℃。

（4）對于本實(shí)際工況，內(nèi)保溫層厚度為70mm，耐磨澆注料層及外保溫層厚度為100mm 時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)、合理的保溫層厚度設(shè)計(jì)，既能滿足保溫規(guī)范要求，又降低了工程成本。