液相有机热载体锅炉的安装监督与自动化检验技术

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院驻马店分院，驻马店 463000）

0 引言

液相有机热载体锅炉具有耐高温的工作特性，一般情况下，其供热温度可超过液相状态下的340℃或汽相状态下的400℃，常以汽、油、煤等物质作为燃料，在热油介质的作用下，可借助循环油泵对液相循环行为进行强制干扰，并可将剩余能量返回至加热炉进行重新加热处理。由于该类型设备可在低压环境下获得相对较高的工作温度，因此能够在执行常规加热任务的同时，实现对自动化元件结构的高精密性控制[1]。在高利用率条件下，液相有机热载体锅炉的运行与维修都相对较为方便，是一种理想化的安全、高效、节能型供热设备。

受到P92型钢元件化学性能的影响，液相有机热载体锅炉设备的状态及寿命评估值都会随时间的延长而不断下将。为避免上述情况的发生，项目实践型检验手段在循环泵设备的作用下，确定锅炉内气体流场的分布规律，再通过速度场压力值计算的方式，实现对锅炉设备实用寿命的估量与预测。然而此方法很难将液相有机热载体锅炉的超临界作用强度控制在既定数值水平之内，易造成结构体表面温度的快速上升。为解决此问题，设计液相有机热载体锅炉的安装监督与自动化检验技术应用方法，分别从膨胀槽、油气分离器两个角度入手，分析锅炉主要设备的基本作用能力，再按照监督程序的实际控制流程，实现对灵敏度检测系数的精准计算。

1 液相有机热载体锅炉的主要设备及其作用

液相有机热载体锅炉的主要设备元件包括膨胀槽与油气分离器，其具体作用能力研究流程可按如下步骤进行。

1.1 膨胀槽

膨胀槽是液相有机热载体锅炉中一项较为重要的安全性装置，大多数均表现为圆形的钢制容器元件。存在于膨胀槽上端的集热器可直接与液相有机热载集中站相连，可在膨胀罐设备的作用下，控制换热器装置内的热量传导情况，并可借助取水管道，将适量的高温液体与高温液体同时存储于储水箱装置之中[2,3]。在储水箱内部，为避免高温气体冲击作用的影响，有机热载体上部必须以氮封措施隔绝外界空气，一方面防止高温状态下，空气对高温气液混合物造成的变质作用，另一方面实现对有机热载体使用寿命时间的大幅延长。

图1 液相有机热载体锅炉膨胀槽结构示意图

1.2 油气分离器

油气分离器能够保证液相有机热载体锅炉设备与循环泵之间的可靠性运行关系，从而使得膨胀槽元件在短时间内进入连续性供热状态。在锅炉运行初期，油气分离器中会残存大量的高温水蒸气，当循环泵进入受热后，残留水蒸气会随热载体表面水分的蒸发而快速析出，但也有少部分会以小水珠的形式，进入底层废水之中[4,5]。这些空气、水蒸气若不能及时借助安全阀排除至装置外，则会引起压差计数值的快速升高。因此，在整个加热过程中，玻璃管始终保持绝对干燥的存在状态，一方面可为混合液提供稳定的冷凝环境，另一方面也可避免氮气孔板表面发生“喷油”现象。

图2 油气分离器结构示意图

2 锅炉安装监督方法

在液相有机热载体锅炉主要设备及其操作机理的支持下，按照全面质量管理、监督程序控制的处理流程，实现锅炉安装监督方法的设计与应用。

2.1 全面质量管理

在液相有机热载体锅炉安装监督检验项目中，全面质量是指除重视检验质量特征之外的检验质量体系运转情况。从锅炉安装监督检验项目筹备开始，就应该对各项检验程序进行全面性管理，也只有在明确全面质量概念的同时，才能建立相对较为完整的锅炉安装监督质量保证体系[6]。安装监督检验的目的是为了确保液相有机热载体锅炉的实际安装质量，在检验过程中所发现的各项问题数据能够较好反应安装质量的好坏，且数据客观性能够准确描述安装检验操作中的客观事实，可辅助执行人员对所出现情况采取一定的处理措施及优化策略。

2.2 监督程序控制

液相有机热载体锅炉监督程序是指国家电厂工程项目所制定的质量方针与质量目标体系，包含竣工质量、施工质量、设计质量、决策质量等多项组成条件[7]。针对锅炉安装监督检验项目所进行的控制程序，主要包含如下检查步骤：

1）查阅液相有机热载体锅炉的质量管理手册与程序控制文件。

2）检查锅炉受压件材料的回收、发放、保管、移植及验收情况。

3）检查液相有机热载体锅炉项目施工过程中不符合项的具体处理情况。

4）核实液相有机热载体锅炉项目中监检员提出的各类安装问题与监督反馈情况。

3 锅炉自动化检验技术

联合锅炉安装监督方法，通过分辨P92钢化学成分及机械性能的方式，计算灵敏度检测系数的数字结果，完成锅炉自动化检验技术方法的搭建。

3.1 P92钢化学成分及机械性能

P92钢是是一种新型的细晶强韧化热强钢类应用型材，可对原有P91钢进行纯净化冶炼，从而控制微合金化工艺的实际改进方向。在化学成分方面，可将Mo元素含量减少至0.5%，且添加了1.7%W元素，借助Nb与V元素的合金化处理能力，控制B元素与N元素结构体的实际耐热能力，并可通过这种方式，实现对P92钢高温蠕变断裂强度的不断提升[8]。合理控制C元素含量，可保障P92钢型材的机械加工性能。一般情况下，P92钢可在正火与回火状态下共同使用，且在整个实验过程中，AC1始终处于800℃～835℃之间、AC3则始终处于900℃～920℃之间。随冷却行为的实施，P92钢可从奥氏体组织转变为最高硬度低于450HV的马氏体组织[9]。P92钢液相有机热载体锅炉型材的详细化学成分及机械性能如表1、表2所示。

3.2 灵敏度检测系数

灵敏度检测系数计算需要同时考虑锅炉设备清理、机体维护核查等多项应用性问题。一般情况下，随液相有机热载体锅炉结构体外表面温度的不断升高，P92钢型材的物化表现性能也会随之改变，且在此过程中，由于Mo、Si等多种化学元素的存在，自动化检验技术的实际关注问题也会集中于监督程序控制等问题之上[10]。设Wmax代表液相有机热载体锅炉结构体外表面所能承受的最高温度值，Wmin代表液相有机热载体锅炉结构体外表面所能承受的最低温度值，e0代表锅炉安装监督程序的最小控制系数，en代表锅炉安装监督程序的最大控制系数，n代表锅炉安装监督程序的实际执行次数。联立上述物理量，可将液相有机热载体锅炉的灵敏度检测系数值表示为：

表1 P92钢化学成分

表2 P92钢机械性能（20℃）

4 实验数据分析

为验证液相有机热载体锅炉安装监督与自动化检验技术应用方法的实际应用价值，设计如下对比实验。以图3所示锅炉设备作为实验对象，分别将其与实验组、对照组控制主机相连，在相同实验环境下，记录相关实验指标的具体变化情况，其中实验组控制主机搭载液相有机热载体锅炉安装监督与自动化检验技术应用方法，对照组控制主机搭载项目实践型检验手段。

图3 液相有机热载体锅炉设备

已知DPR指标能够反应液相有机热载体锅炉超临界作用的实际表现强度，一般情况下，DPR指标值越大，液相有机热载体锅炉的超临界作用能力也就越强，锅炉设备结构体的使用状态也就越差，反之其使用状态也就越优。表3记录了实验组、对照组DPR指标数值的具体变化情况。

分析表3可知，随着实验时间的延长，实验组DPR指标始终保持不断下降的变化趋势，但实验前期的数值下降幅度明显大于实验后期，整个实验过程中的最大数值结果仅能达到38.4%。对照组DPR指标则在一段时间的稳定状态后，开始逐渐趋于稳定上升的变化状态，整个实验过程中的最大数值结果达到了59.4%，与实验组极值相比，上升了21.0%。综上可知，随着新型安装监督与自动化检验技术的应用，DPR指标数值得到了有效控制，能够适当抑制液相有机热载体锅炉的超临界作用强度，在维护锅炉设备结构体使用状态方面具有较强促进作用。

表3 DPR指标数值对比表

锅炉设备结构体表面温度能够反应液相有机热载体锅炉的寿命评估值，一般情况下，锅炉设备结构体的表面温度均值越小，其寿命评估值结果也就越大，反之则越小。表4记录了实验组、对照组锅炉设备结构体表面温度值的具体变化情况。

表4 锅炉设备结构体表面温度值

分析表4可知，随着实验时间的延长，实验组锅炉设备结构体表面温度始终保持相对稳定的波动变化状态，整个实验过程中的最大温度值仅能达到45.8℃。对照组锅炉设备结构体表面温度则基本保持小幅上升的数值变化趋势，整个实验过程中的最大温度值达到了63.4℃，与实验组最大值相比，上升了17.6℃。而从平均值角度来看，对照组63.3℃与实验组44.8℃相比，上升了18.5℃。综上可知，随着新型安装监督与自动化检验技术的应用，锅炉设备结构体表面温度值的上升趋势也得到了有效控制，符合延长液相有机热载体锅炉寿命评估值的实际应用需求。

5 结语

与项目实践型检验手段相比，新型安装监督与自动化检验技术可在有效控制DPR指标数值的同时，抑制锅炉设备结构体表面温度的无故上升趋势，不仅能够缓和液相有机热载体锅炉超临界作用的实施强度，也可以适度延长锅炉的寿命评估值结果，且在膨胀槽、油气分离器等设备元件的作用下，P92钢型材的化学成分及机械性能得到充分激发，在精确灵敏度检测系数方面具备较强实际应用价值。