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加氢冷换设备是维系石化炼油工业安全稳定运行的关键设备。然而,由于原油的多源化和劣质化,加氢冷换设备系统运行过程中出现大量的铵盐结晶颗粒。铵盐结晶颗粒随着设备管道中的多相流体流动发生漂移沉积现象,一旦遇水会溶解生成强腐蚀性的溶液,对管束壁面产生强烈的冲刷腐蚀。因此,相关的加氢冷换设备管束泄漏、爆管等重大恶性事故频发,造成了巨大的经济损失和恶劣的社会负面影响。如何构建行之有效的管束壁面损伤模型来准确预测加氢冷换设备高风险区域及其壁面减薄速率是重中之重。本文针对加氢冷换设备中的管束,采用CFD-DEM耦合的方法,构建铵盐结晶相漂移沉积冲击和铵盐腐蚀性溶液冲刷腐蚀模型,实现换热管束壁面减薄速率的定量预测,最后将所构建的壁面损伤模型应用于ZS加氢精制工艺中的换热器E2104和空冷器AC2101,对其失效风险进行预测。研究结果表明:1.对于铵盐结晶相漂移沉积冲击:使用深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)方法对相关实验数据以及已有漂移沉积冲击经验公式在其适用条件下的计算结果进行训练,构建了DNN漂移沉积冲击壁面损伤预测模型,并将其嵌入OpenFOAM的计算流体力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)和离散元模型(Discrete Element Model,DEM)的耦合计算过程,使用弯管漂移沉积冲击实验进行验证,模拟结果的误差为5.35%。2.对于铵盐腐蚀性溶液冲刷腐蚀:将理论计算模型及由实验数据得到并经遗传算法优化的经验公式实现于自主设计的corrosionModel类中,针对颗粒溶解、浓度扩散、冲刷腐蚀三个过程,开发基于OpenFOAM的求解器——DPCFoam,使用加氢空冷器前注水管失效案例进行验证,模拟结果误差为5.40%,形成了基于DPCFoam求解器的冲刷腐蚀定量计算方法。3.将管束壁面损伤模型应用于ZS石化加氢精制冷换设备的管束壁面损伤风险预测。预测结果表明:换热器E2104的高风险区域为每排左起前3根管束,最大壁面减薄速率为3.54mm/a,次级风险区域为第3~6排的中后段管束(第3排的15~17号管、第4排的15~18号管、第5排的16~19号管、第6排的16~19号管以及第7排的17~19号管);空冷器AC2101的高风险区域为入口冲击区对应管束(上排的10、11和35、36号管和下排的9、10、11和34、35、36号管),最大壁面减薄速率为1.25mm/a,次级风险区域为中央对撞区和两侧回流区对应的管束(上排的1、2和44、45号管和下排的1和44号管)。本文的创新性在于:(1)使用DNN方法构建了误差为5.35%的DNN漂移沉积冲击模型。(2)自主开发了基于OpenFOAM的DPCFoam求解器,构建了颗粒溶解、浓度扩散、壁面损伤过程的CFD-DEM耦合计算模型,与实际案例对照表明冲刷腐蚀破坏位置高度一致,最大壁面减薄速率的误差为5.40%。