自制锅炉炉管壁温测量装置应用研究.doc

自制锅炉炉管壁温测量装置应用研究 摘 要 :根据目前国内外的锅炉发展情况，对锅炉的热效率及其在生产时易产生的失效、爆管等问题作了阐述，提出了炉管表面温度的一些测定计算方法。通过模拟实验，对锅炉运行过程中的温度及管壁温度进行了测量，研究了管壁温度对炉管的损伤程度，并对管壁温度进行了校对。结果表明，管壁温度及管内水温随炉膛温度而变化，实验后管子表面硬度降低，由此推定的管壁温度与实测的管壁温度基本一致，裸露焊点测温和焊块焊点测温所测定的温度基本相同，从而对管壁温度的变化有了更清楚的认识。 关键词: 锅炉炉管；表面温度；温度测量；热效率 随着现代大型电站锅炉的容量和参数不断提高，使锅炉受热面，特别是过热器和再热器的管壁温度非常接近于其材料的安全极限，电站锅炉运行事故发生最多的是过热器和再热器的爆管[1]。爆管原因主要是由于壁温计???方法不完善或运行方式不合理，有些操作人员对炉外管壁温度检测缺乏相关理论知识且没有可靠的监测手段，而使部分管子长期超温所致，尤其炉外管段上测点的检测值对分析和查找受热面长期运行中产生的缺陷和问题影响重大[2]。本文通过模拟实验，对锅炉运行过程中的炉外管段温度及管壁温度进行了测量，对管壁温度的变化有了更清楚的认识。 1 管壁测温实验装置概述 本文的实验过程是通过自制锅炉炉管模拟装置对炉管的材料性能、硬度变化及炉管的受热过程情况加以分析，来研究现实中锅炉运行过程中存在的问题、产生的原因及解决办法。 1.1实验用材 试验用器材包括T12淬火钢、加热炉、热电偶三个、温度表三块、温度计、小型水泵。 T12属于高碳淬火钢，一般低温回火后使用。随着回火温度的升高，会出现碳原子的偏聚及弥散的-碳化物析出现象，使得钢回火后硬度下降趋势。 1.3 实验材料的制备及模拟实验装置的制作 1.3.1 材料制备 选取一根长5cm、直径为Φ3cm的T12材质钢管，在高温炉中加热到850℃并保温20分钟，冷却后测量其硬度值并记录。 1.3.2实验装置制作 选取两根长10cm、直径Φ1.5cm左右的管子焊于T12淬火钢的两端，在T12淬火钢测过硬度的表面焊上两个热电偶并分别连接于温度测量仪表上。在T12淬火钢表面的任意一个热电偶焊接处焊接上一块大概0.5cm厚的钢板片。将此部分放于加热炉中并用小型水泵提供水流，在炉膛内另放置一热电偶用于测量炉膛的温度。简图如图1所示。 图1 模拟实验壁温测试装置示意图 Fig. 1 The schematic diagram of temperature testing device on wall temperature test 1----加热炉 2----温度计 3----小型水泵 4----焊块下温度2 5----C淬火钢模拟炉管温度表1 6-----炉膛温度 7-----焊块 1.3.3热电偶的安装 热电偶安装方法如图2。测点l、2用直径 Φ2 .5mm的镍铬一镍硅热电偶制作并在其上套上瓷套管，测量端直接焊在炉管管壁上，并用等温线接触敷设法进行安装。安装方法如下：另取一T12材质钢管加工成焊块，如图3焊块开口方向向上，把直径Φ 2.5mm的镍铬一镍硅热电偶从开口处插入，使得热电偶插入后紧贴在管壁与焊块之问，使它们保持良好的接触[3]。 图 2 热电偶安装形式示意图 图 3 焊块结构示意图 1.4 工艺要求 热电偶型式多样，要根据锅炉设备温度范围来择优选择，安装前壁面部位要严格去除铁锈及杂物，安装热电偶的接点要牢固压接或熔接在已除锈的壁面上，防止电偶的松动或脱落。温度测点处的保温层要密实、贴牢、无裂纹，还应有足够的厚度，以减少管子向环境散热。此外，热电偶引出线可用不锈钢丝箍紧管壁一小段，这样可使测点牢固，同时减少测点沿热电偶方向的传导散热[4-5]。 1.5实验方法及步骤 (1) 按图1所示制作完成炉管模拟装置。 (2) 通过小型水泵使水流可以持续的流过模拟炉管，在出水端放置一盛水容器，并在容器里放置一个温度计，用来测量水流过模拟炉管后的水的温度C。 (3) 将加热炉内的温度平稳的加热到700℃，在每间隔100℃分别记录温度表1，、2、3的变化情况，并记录为C,C,C 。 当温度达到700℃后保温半个小时，观察温度的变化情况。当温度稳定后记录各表数值。 (4) 温度测量结束后将炉管拿出加热炉进行空气冷却，待温度稳定后将炉管上的焊块拿去，然后分别测量两热电偶焊接处的T12淬火钢的硬度，并与实验前的硬度数值进行比较。 2实验结果及分析讨论 2.1实验结果 将炉膛温度均匀升至700℃，温度变化情况如图4所示，在700℃温度保温半小时测得C、C、C4分别为366℃、347℃、67℃，各温度较700℃更为提高。其中C为裸露管壁表面温度；C为加焊块的管壁温度；C为通过炉管内的水的温度。加热前后管子表面的洛