独立窨井内氮气惰化设备进气参数优化设计

为了探究独立窨井中氮气惰化设备进气参数(进气流量、进气位置、进气角度)变化对惰化效果的影响规律,构建了独立窨井三维模型并进行网格划分,使用CFD方法对窨井充氮惰化过程进行数值模拟。分析惰化过程中窨井内氧气体积分数平均值、氧气体积分数最大值随时间的变化规律,探究惰化最终时刻窨井内氧气分布及流场分布特点。结果表明,增大进气流量、平吹进气、窨井下部进气均有利于将窨井内氧气体积分数降低至临界安全氧浓度以下,形成较大不易耗散的涡旋使窨井内部氮气分布较均匀,具有较好的惰化效果。使用正交试验分析3个进气参数对窨井内氧气体积分数降低效果的影响,从主到次依次为进气角度、进气流量、进气位置,确定以临界安全氧体积分数为判据的惰化效果最佳的进气参数组合:进气速度为12 m/s,下部位置位于窨井下部,进气角度为平吹进气。该进气参数组合可将窨井内氧气体积分数降低至6.17%,远低于临界安全氧体积分数14.4%,具有最好的惰化效果。研究成果可为窨井内氮气抑爆设备进气参数设计提供理论依据。