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煤气化管道输送过程中，管道受颗粒冲击导致的失效严重影响输送过程稳定和气化生产的安全运行。预测管道剩余使用寿命，合理地开展对粉煤输送管路系统的维修维护，可以有效减缓管道因煤粉冲蚀磨损而导致的失效，提高管路系统的使用寿命，从而保障设备的安全可靠运行。
在进行煤粉输送管道冲蚀失效分析和寿命预测时，不仅需要考虑管道剩余强度等自身结构参数，还需要将煤粉冲蚀过程这一“随机激励”纳入其中。
近日，河南理工大学张进春教授团队联合中国矿业大学科研人员在综合考虑了管径、壁厚、屈服强度等煤粉输送管道的结构参数，和管道内压、冲蚀磨损深度、长度及其速率等冲蚀随机“激励”因素的前提下，运用面向随机动力系统的“首次穿越模型”构建了粉煤气化输送管道的失效概率模型和剩余寿命预测的方法。
研究应用FLUENT仿真平台构建粉煤气化管道冲蚀的仿真模型，通过不同冲蚀磨损长度、深度、速率、管径、管道压力和屈服强度等影响因素对管道失效概率进行概率敏感性分析，研究确定了影响管道寿命的因素，并最终对管道的剩余寿命进行了预测。
结果表明：不考虑设备维修的情况下，针对本研究的煤气化粉煤输送管道，其安全使用寿命为40年左右。在管道投入使用20-40年之后各种影响管道寿命因素的综合作用开始显现，管道的失效概率呈现明显上升的趋势。其中，冲蚀管道参数Vd=0.2mm/y或VL=8.0mm/y条件需作为管道的重点维修指标。
较大的管径体现出较好的抗冲蚀性能，管道压力也是影响管道失效评定的重要因素。在管道的日常检修维护中，管道的冲蚀参数应当作为优先考虑指标进行重点维护，以提升管道的预期使用寿命。
这项研究得到了国家自然科学基金的资金支持，成果于8月10日以《基于“首次穿越模型”的粉煤气化输送管道寿命预测》为题（点击查看）在《煤炭学报》进行了网络首发。
煤气化输送管道与工艺流程关系
“首次穿越模型”示意图
常见气固两相流输送系统简图
管道仿真模拟结果
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