（河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院駐馬店分院，駐馬店 463000）

0 引言

液相有機(jī)熱載體鍋爐具有耐高溫的工作特性，一般情況下，其供熱溫度可超過(guò)液相狀態(tài)下的340℃或汽相狀態(tài)下的400℃，常以汽、油、煤等物質(zhì)作為燃料，在熱油介質(zhì)的作用下，可借助循環(huán)油泵對(duì)液相循環(huán)行為進(jìn)行強(qiáng)制干擾，并可將剩余能量返回至加熱爐進(jìn)行重新加熱處理。由于該類型設(shè)備可在低壓環(huán)境下獲得相對(duì)較高的工作溫度，因此能夠在執(zhí)行常規(guī)加熱任務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化元件結(jié)構(gòu)的高精密性控制[1]。在高利用率條件下，液相有機(jī)熱載體鍋爐的運(yùn)行與維修都相對(duì)較為方便，是一種理想化的安全、高效、節(jié)能型供熱設(shè)備。

受到P92型鋼元件化學(xué)性能的影響，液相有機(jī)熱載體鍋爐設(shè)備的狀態(tài)及壽命評(píng)估值都會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷下將。為避免上述情況的發(fā)生，項(xiàng)目實(shí)踐型檢驗(yàn)手段在循環(huán)泵設(shè)備的作用下，確定鍋爐內(nèi)氣體流場(chǎng)的分布規(guī)律，再通過(guò)速度場(chǎng)壓力值計(jì)算的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐設(shè)備實(shí)用壽命的估量與預(yù)測(cè)。然而此方法很難將液相有機(jī)熱載體鍋爐的超臨界作用強(qiáng)度控制在既定數(shù)值水平之內(nèi)，易造成結(jié)構(gòu)體表面溫度的快速上升。為解決此問(wèn)題，設(shè)計(jì)液相有機(jī)熱載體鍋爐的安裝監(jiān)督與自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用方法，分別從膨脹槽、油氣分離器兩個(gè)角度入手，分析鍋爐主要設(shè)備的基本作用能力，再按照監(jiān)督程序的實(shí)際控制流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)靈敏度檢測(cè)系數(shù)的精準(zhǔn)計(jì)算。

1 液相有機(jī)熱載體鍋爐的主要設(shè)備及其作用

液相有機(jī)熱載體鍋爐的主要設(shè)備元件包括膨脹槽與油氣分離器，其具體作用能力研究流程可按如下步驟進(jìn)行。

1.1 膨脹槽

膨脹槽是液相有機(jī)熱載體鍋爐中一項(xiàng)較為重要的安全性裝置，大多數(shù)均表現(xiàn)為圓形的鋼制容器元件。存在于膨脹槽上端的集熱器可直接與液相有機(jī)熱載集中站相連，可在膨脹罐設(shè)備的作用下，控制換熱器裝置內(nèi)的熱量傳導(dǎo)情況，并可借助取水管道，將適量的高溫液體與高溫液體同時(shí)存儲(chǔ)于儲(chǔ)水箱裝置之中[2,3]。在儲(chǔ)水箱內(nèi)部，為避免高溫氣體沖擊作用的影響，有機(jī)熱載體上部必須以氮封措施隔絕外界空氣，一方面防止高溫狀態(tài)下，空氣對(duì)高溫氣液混合物造成的變質(zhì)作用，另一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)熱載體使用壽命時(shí)間的大幅延長(zhǎng)。

圖1 液相有機(jī)熱載體鍋爐膨脹槽結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 油氣分離器

油氣分離器能夠保證液相有機(jī)熱載體鍋爐設(shè)備與循環(huán)泵之間的可靠性運(yùn)行關(guān)系，從而使得膨脹槽元件在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入連續(xù)性供熱狀態(tài)。在鍋爐運(yùn)行初期，油氣分離器中會(huì)殘存大量的高溫水蒸氣，當(dāng)循環(huán)泵進(jìn)入受熱后，殘留水蒸氣會(huì)隨熱載體表面水分的蒸發(fā)而快速析出，但也有少部分會(huì)以小水珠的形式，進(jìn)入底層廢水之中[4,5]。這些空氣、水蒸氣若不能及時(shí)借助安全閥排除至裝置外，則會(huì)引起壓差計(jì)數(shù)值的快速升高。因此，在整個(gè)加熱過(guò)程中，玻璃管始終保持絕對(duì)干燥的存在狀態(tài)，一方面可為混合液提供穩(wěn)定的冷凝環(huán)境，另一方面也可避免氮?dú)饪装灞砻姘l(fā)生“噴油”現(xiàn)象。

圖2 油氣分離器結(jié)構(gòu)示意圖

2 鍋爐安裝監(jiān)督方法

在液相有機(jī)熱載體鍋爐主要設(shè)備及其操作機(jī)理的支持下，按照全面質(zhì)量管理、監(jiān)督程序控制的處理流程，實(shí)現(xiàn)鍋爐安裝監(jiān)督方法的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

2.1 全面質(zhì)量管理

在液相有機(jī)熱載體鍋爐安裝監(jiān)督檢驗(yàn)項(xiàng)目中，全面質(zhì)量是指除重視檢驗(yàn)質(zhì)量特征之外的檢驗(yàn)質(zhì)量體系運(yùn)轉(zhuǎn)情況。從鍋爐安裝監(jiān)督檢驗(yàn)項(xiàng)目籌備開(kāi)始，就應(yīng)該對(duì)各項(xiàng)檢驗(yàn)程序進(jìn)行全面性管理，也只有在明確全面質(zhì)量概念的同時(shí)，才能建立相對(duì)較為完整的鍋爐安裝監(jiān)督質(zhì)量保證體系[6]。安裝監(jiān)督檢驗(yàn)的目的是為了確保液相有機(jī)熱載體鍋爐的實(shí)際安裝質(zhì)量，在檢驗(yàn)過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的各項(xiàng)問(wèn)題數(shù)據(jù)能夠較好反應(yīng)安裝質(zhì)量的好壞，且數(shù)據(jù)客觀性能夠準(zhǔn)確描述安裝檢驗(yàn)操作中的客觀事實(shí)，可輔助執(zhí)行人員對(duì)所出現(xiàn)情況采取一定的處理措施及優(yōu)化策略。

2.2 監(jiān)督程序控制

液相有機(jī)熱載體鍋爐監(jiān)督程序是指國(guó)家電廠工程項(xiàng)目所制定的質(zhì)量方針與質(zhì)量目標(biāo)體系，包含竣工質(zhì)量、施工質(zhì)量、設(shè)計(jì)質(zhì)量、決策質(zhì)量等多項(xiàng)組成條件[7]。針對(duì)鍋爐安裝監(jiān)督檢驗(yàn)項(xiàng)目所進(jìn)行的控制程序，主要包含如下檢查步驟：

1）查閱液相有機(jī)熱載體鍋爐的質(zhì)量管理手冊(cè)與程序控制文件。

2）檢查鍋爐受壓件材料的回收、發(fā)放、保管、移植及驗(yàn)收情況。

3）檢查液相有機(jī)熱載體鍋爐項(xiàng)目施工過(guò)程中不符合項(xiàng)的具體處理情況。

4）核實(shí)液相有機(jī)熱載體鍋爐項(xiàng)目中監(jiān)檢員提出的各類安裝問(wèn)題與監(jiān)督反饋情況。

3 鍋爐自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)

聯(lián)合鍋爐安裝監(jiān)督方法，通過(guò)分辨P92鋼化學(xué)成分及機(jī)械性能的方式，計(jì)算靈敏度檢測(cè)系數(shù)的數(shù)字結(jié)果，完成鍋爐自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)方法的搭建。

3.1 P92鋼化學(xué)成分及機(jī)械性能

P92鋼是是一種新型的細(xì)晶強(qiáng)韌化熱強(qiáng)鋼類應(yīng)用型材，可對(duì)原有P91鋼進(jìn)行純凈化冶煉，從而控制微合金化工藝的實(shí)際改進(jìn)方向。在化學(xué)成分方面，可將Mo元素含量減少至0.5%，且添加了1.7%W元素，借助Nb與V元素的合金化處理能力，控制B元素與N元素結(jié)構(gòu)體的實(shí)際耐熱能力，并可通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)P92鋼高溫蠕變斷裂強(qiáng)度的不斷提升[8]。合理控制C元素含量，可保障P92鋼型材的機(jī)械加工性能。一般情況下，P92鋼可在正火與回火狀態(tài)下共同使用，且在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，AC1始終處于800℃～835℃之間、AC3則始終處于900℃～920℃之間。隨冷卻行為的實(shí)施，P92鋼可從奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樽罡哂捕鹊陀?50HV的馬氏體組織[9]。P92鋼液相有機(jī)熱載體鍋爐型材的詳細(xì)化學(xué)成分及機(jī)械性能如表1、表2所示。

3.2 靈敏度檢測(cè)系數(shù)

靈敏度檢測(cè)系數(shù)計(jì)算需要同時(shí)考慮鍋爐設(shè)備清理、機(jī)體維護(hù)核查等多項(xiàng)應(yīng)用性問(wèn)題。一般情況下，隨液相有機(jī)熱載體鍋爐結(jié)構(gòu)體外表面溫度的不斷升高，P92鋼型材的物化表現(xiàn)性能也會(huì)隨之改變，且在此過(guò)程中，由于Mo、Si等多種化學(xué)元素的存在，自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)的實(shí)際關(guān)注問(wèn)題也會(huì)集中于監(jiān)督程序控制等問(wèn)題之上[10]。設(shè)Wmax代表液相有機(jī)熱載體鍋爐結(jié)構(gòu)體外表面所能承受的最高溫度值，Wmin代表液相有機(jī)熱載體鍋爐結(jié)構(gòu)體外表面所能承受的最低溫度值，e0代表鍋爐安裝監(jiān)督程序的最小控制系數(shù)，en代表鍋爐安裝監(jiān)督程序的最大控制系數(shù)，n代表鍋爐安裝監(jiān)督程序的實(shí)際執(zhí)行次數(shù)。聯(lián)立上述物理量，可將液相有機(jī)熱載體鍋爐的靈敏度檢測(cè)系數(shù)值表示為：

表1 P92鋼化學(xué)成分

表2 P92鋼機(jī)械性能（20℃）

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為驗(yàn)證液相有機(jī)熱載體鍋爐安裝監(jiān)督與自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。以圖3所示鍋爐設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別將其與實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組控制主機(jī)相連，在相同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，記錄相關(guān)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的具體變化情況，其中實(shí)驗(yàn)組控制主機(jī)搭載液相有機(jī)熱載體鍋爐安裝監(jiān)督與自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用方法，對(duì)照組控制主機(jī)搭載項(xiàng)目實(shí)踐型檢驗(yàn)手段。

圖3 液相有機(jī)熱載體鍋爐設(shè)備

已知DPR指標(biāo)能夠反應(yīng)液相有機(jī)熱載體鍋爐超臨界作用的實(shí)際表現(xiàn)強(qiáng)度，一般情況下，DPR指標(biāo)值越大，液相有機(jī)熱載體鍋爐的超臨界作用能力也就越強(qiáng)，鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體的使用狀態(tài)也就越差，反之其使用狀態(tài)也就越優(yōu)。表3記錄了實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組DPR指標(biāo)數(shù)值的具體變化情況。

分析表3可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組DPR指標(biāo)始終保持不斷下降的變化趨勢(shì)，但實(shí)驗(yàn)前期的數(shù)值下降幅度明顯大于實(shí)驗(yàn)后期，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達(dá)到38.4%。對(duì)照組DPR指標(biāo)則在一段時(shí)間的穩(wěn)定狀態(tài)后，開(kāi)始逐漸趨于穩(wěn)定上升的變化狀態(tài)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大數(shù)值結(jié)果達(dá)到了59.4%，與實(shí)驗(yàn)組極值相比，上升了21.0%。綜上可知，隨著新型安裝監(jiān)督與自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用，DPR指標(biāo)數(shù)值得到了有效控制，能夠適當(dāng)抑制液相有機(jī)熱載體鍋爐的超臨界作用強(qiáng)度，在維護(hù)鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體使用狀態(tài)方面具有較強(qiáng)促進(jìn)作用。

表3 DPR指標(biāo)數(shù)值對(duì)比表

鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體表面溫度能夠反應(yīng)液相有機(jī)熱載體鍋爐的壽命評(píng)估值，一般情況下，鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體的表面溫度均值越小，其壽命評(píng)估值結(jié)果也就越大，反之則越小。表4記錄了實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體表面溫度值的具體變化情況。

表4 鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體表面溫度值

分析表4可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體表面溫度始終保持相對(duì)穩(wěn)定的波動(dòng)變化狀態(tài)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大溫度值僅能達(dá)到45.8℃。對(duì)照組鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體表面溫度則基本保持小幅上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大溫度值達(dá)到了63.4℃，與實(shí)驗(yàn)組最大值相比，上升了17.6℃。而從平均值角度來(lái)看，對(duì)照組63.3℃與實(shí)驗(yàn)組44.8℃相比，上升了18.5℃。綜上可知，隨著新型安裝監(jiān)督與自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用，鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體表面溫度值的上升趨勢(shì)也得到了有效控制，符合延長(zhǎng)液相有機(jī)熱載體鍋爐壽命評(píng)估值的實(shí)際應(yīng)用需求。

5 結(jié)語(yǔ)

與項(xiàng)目實(shí)踐型檢驗(yàn)手段相比，新型安裝監(jiān)督與自動(dòng)化檢驗(yàn)技術(shù)可在有效控制DPR指標(biāo)數(shù)值的同時(shí)，抑制鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)體表面溫度的無(wú)故上升趨勢(shì)，不僅能夠緩和液相有機(jī)熱載體鍋爐超臨界作用的實(shí)施強(qiáng)度，也可以適度延長(zhǎng)鍋爐的壽命評(píng)估值結(jié)果，且在膨脹槽、油氣分離器等設(shè)備元件的作用下，P92鋼型材的化學(xué)成分及機(jī)械性能得到充分激發(fā)，在精確靈敏度檢測(cè)系數(shù)方面具備較強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。