锅炉保温问题

2024-07-13

锅炉保温问题（精选四篇）

锅炉保温问题篇1

1平面保温

锅炉水冷壁及尾部烟道作为锅炉最大的散热面,对锅炉整体散热损失有极大的影响。某公司锅炉一般采用一层70mm硅酸铝棉毡加两层55mm厚高温玻璃棉板进行保温,这种保温结构在亚临界锅炉上使用并无问题,但是当锅炉参数提高超临界、超超临界后,硅酸铝棉的热阻已经不足以将温度降至玻璃棉的推荐使用温度以下。针对此种情况,需要调整硅酸铝及玻璃棉的厚度分布来平衡玻璃棉层的温度及锅炉外表面温度。依照DL/T 5072《火力发电保温油漆设计规程》[1]及DL/T 776《火力发电厂保温材料技术条件》[2]中的计算公式及材料性能对超临界及超超临界锅炉参数进行重新设计校核,当锅炉外表面温度达到400℃时,第二层玻璃棉的温度已经达到307℃,这已经超出了标准中玻璃棉的推荐使用温度300℃。

由此可见,如果不增大总保温厚度,则需要调整硅酸铝和玻璃棉的厚度分布,增加硅酸铝吸热量,来保证玻璃棉能在安全温度下工作。但对于建有锅炉房的锅炉,会有一些通风不畅的部分,比如炉底管处,W火焰锅炉燃烧器平台处等,这些地方放热面较多且结构复杂,零部件多,不易形成有效的对流换热,而且随着锅炉运行,热量会在这些地方累积,是的局部空气温度升高,影响锅炉外护板表面的辐射换热;而换热量的减少又会加剧这些地方的热量累积,形成恶性循环,使得这些地方的温度越来越高。由此可见,在结构较复杂的地方,锅炉外表面换热条件恶劣,按照常规的保温绝热计算已经不能满足锅炉保温需求。此时由于锅炉外表面换热效果不好,在相同厚度、控制玻璃棉温度不超温的情况下,很难将外表面温度降至合理范围,针对此种情况,可以通过采用增加保温厚度、增加对流换热或者采用新型耐高温高热阻材料三种方法来解决:

1.1增加厚度,这种方法较为繁琐,需要在锅炉初始设计时就要考虑增加厚度对锅炉整体结构布置的影响,包括刚性梁设计温度,部分机械传动部件是否会受到限位影响等,这种方法比较适合用在锅炉顶部罩壳及W火焰锅炉的燃烧器平台处等不需要刚性梁紧固的部分;

1.2增加对流换热,这种方法一般是采用人工增加风扇,吹向高温部位,增加空气流速以加强对流换热,这种方法属于现场补救措施,治标不治本,当设计的保温结构不能达到很好的保温效果时,现场依照实际情况自行安装风扇;

1.3采用耐高温高热阻材料,目前市场上有一些耐高温的玻璃棉,但是这类产品的质量参差不齐,而且国家也缺少高温玻璃棉材料及制造等标准,目前常见的就是ASTM标准中的ASTM C553Standard Specification for Mineral Fiber Blanket Thermal Insulation for Commercial and Industrial Application,不同型号的材料使用温度从232℃到649℃,这种材料一般外资或合资厂商生产较多。除了高温玻璃棉,目前还有一种混合了气凝胶和硅酸铝的新型保温材料,耐高温、热阻高、容重轻,但是目前国家没有相关标准,而且在实际施工过程中,气凝胶无法完全固定在硅酸铝上,这在锅炉长期运行中,由于锅炉震动是否会导致材料的热阻失效或效果大打折扣也缺少足够的工程验证;且气凝胶的颗粒太小,很容易进入人体,对人体是否有害也需要验证,如果未来能解决这两点问题,这种新型材料必将得到大面的应用。

锅炉实际保温效果除了设计保温材料厚度的影响外,现场施工好坏对保温效果影响也很大,尤其是一些需要密封焊接的地方,比如风箱、水冷壁连接处等,这些地方如果焊接不好很容易漏风,而保温材料是不具备密封能力的,高温烟气不断从未密封处吹出,必然会导致锅炉外表面超温。还有一些地方结构复杂,施工难度较大,比如水平烟道垂直刚性梁的连接处、W火焰锅炉的燃烧器平台等,这些地方在施工时一定要按照图纸设计施工,水冷壁和刚性梁之间一定要用保温材料填实,如果没有填实,存在较大空隙,锅炉外表面温度也不会降到合理的设计温度。

2 ASTM常用保温材料简介

目前国内锅炉保温常用硅酸铝作为内层耐高温材料,玻璃棉或岩棉作为外层保温材料。国外项目有些时候会要求使用ASTM材料,下面就推荐一些常用的ASTM材料供选择参考:

2.1 ASTM C 892:Standard Specification for High-Temperature Fiber Blanket Thermal Insulation,这种材料可作为耐高温材料使用,类似于国内材料中的硅酸铝,最高允许使用温度按照材料型号划分,从732℃到1649℃不等,导热系数按等级划分,等级越高,导热系数越低。

2.2 ASTM C 592:Standard Specification for Mineral Fiber Blanket Insulation and Blanket-Type Pipe Insulation(Metal-Mesh Covered)(Industrial Type),ASTM C 612:Standard Specification for Mineral Fiber Block and Board Thermal Insulation,ASTM C 553:Standard Specification for Mineral Fiber Blanket Thermal Insulation for Commercial and Industrial Applications,ASTM C 547:Standard Specification for Mineral Fiber Pipe Insulation,这几种材料有比较好的绝热性能,可以作为保温材料使用,最高允许使用温度依照材料等级而定,一般来说,最高允许使用温度越低,热阻越高。

结束语

锅炉保温结构的最终效果,除了依靠设计者的精心设计之外,在很大程度上还取决于现场安装质量,因此只有经过现场施工人员与设计人员的密切配合,精心施工,才能达到最终的保温效果。

摘要：随着锅炉参数的提升,现代锅炉保温大都采用复合保温技术,既内层采用耐高温材料如硅酸铝等,外层采用低导热系数保温材料如玻璃棉、岩棉等,最外层用彩钢板作为外护板;对高参数下锅炉保温结构进行分析,并推荐一些常用保温材料。

关键词：锅炉保温,保温材料,ASTM常用保温材料

参考文献

[1]DL/T 5072-2007,火力发电保温油漆设计规程.

油田注汽锅炉保温技术篇2

硅酸铝陶瓷耐火纤维毯交错平铺结构技术是目前世界上处于领先水平的一种高效保温技术；其作为针刺毯折叠块平铺叠砌复合保温结构、硅酸铝纤维棉喷涂保温结构的换代保温结构，具有以上结构不可比拟的技术优势和使用价值。本文详细阐述了该技术的工艺原理、施工工艺和应用效果，并对推广应用的市场前景进行了分析和预测。

注汽锅炉保温的工艺方法多种多样，其目的是最大限度地减少热量损失，节能降耗，提高经济效益。而目前国内的注汽锅炉外表面设计温度为80℃，而纤维毯错交平铺保温结构技术可以使炉体平均表面温度降低至55℃±5℃。

二、新型保温结构概述

1、辐射段保温结构

圆形辐射段纤维内衬局部断面图，如图1ㄢ

辐射段保温厚度为190mm施工时采用240mm强制压缩至180～200mm，采用纤维毯平铺和粘结剂喷涂复合结构。根据每台设备的实际情况或甲方的特殊要求，在此保温厚度范围内适当增加或减少，总体采用6毯7涂料共13层。

锚固方式：在第九层采用耐热不锈钢件（耐热钢件成平行布置）与耐热不锈钢拉筋固定，并将耐火纤维毯人工强制压缩厚度，最后二层纤维毯采用耐热不锈钢螺丝与陶瓷帽固定。

辐射段炉底浇注结构：圆形辐射段炉底圆周方向上宽度约0.8m～1m及方形辐射段整个炉底采用纤维毯平铺和浇注料浇注复合结构，其中平铺层用2层40mm的纤维毯错缝平铺，热面用耐火浇注料浇注。锚固件采用V型锚固件固定，锚固件成平行四边形布置，间距为300mm～400mm。最终厚度与炉体平铺纤维毯厚度一致。其结构如图2ㄢ

2、对流段采用纤维毯与浇注料复合结构

在紧贴炉壁钢板的内侧平铺1--2层纤维毯，热面用浇注料浇注。纤维毯与浇注料厚度根据每台设备的实际情况或用户的特殊要求确定。其结构如图3ㄢ

三、保温技术依据及优越性

1、采用耐火纤维做内衬的技术优势

采用纤维状轻质材料取代传统重质耐火材料作为锅炉壁衬材质不仅能显著节能，而且能实现锅炉结构轻型化。全纤维炉衬重量轻、厚度薄、炉子钢结构轻型，易实现炉体结构轻型化、大型化，与传统的绝热材料相比，它具有低容重、低热容量、低导热率、使用范围广、抗热震、抗机械震动、隔音性能好等优势，更能适应油田注汽锅炉的自动化控制。

2、保温结构技术优势

采用不同温度等级的纤维毯平铺结构，有效的利用厚度方向上温度逐渐降低的规律，在保证使用要求的前提下，降低了炉衬的成本。

纤维毯平铺采用多层错缝施工，避免直通缝的出现，也克服了纤维毯因收缩造成的直通缝，因此结构整体性好，散热损失小。

3、采用粘结剂密封能够起到阻气的作用

纤维属于多孔的保温材料，当炉内处于正压时，内衬的传热方式除了传导传热外，强制对流也成为主要传热方式。粘结剂喷涂的采用能够避免产生强制对流，因此能取得更好的保温效果。

4、使用高温远红外线的技术依据和优越性

当炉体工作温度在900℃时，热传递以辐射为主，辐射占热传递的90%以上，当保温层内表面喷涂高温远红外涂料时，在高温下，内表面黑度由原来的0.4～0.45上升到0.98，这就使炉体内表面吸收的热量大量增加，加上该涂料本身在高温下辐射率达到97%，根据基尔霍夫四次方定律，物体表面热辐射能力与其绝对温度的四次方成正比，从而使炉膛内的温度显著提高。同时由于该涂料含有强辐射材料，由于炉体热面即光管水冷壁背面的炉体在高温下具有远红外线辐射能力使得光管水冷壁整体受热均匀，在高温下辐射出穿透力极强的远红外线波，使被加热物体分子吸收波产生能级跃迁，吸收能量，均匀受热，减少加热时间，节约能源。

5、锚固方式的确定依据和技术优势

本着锚固牢固，减少热量散失的原则。锚固方式冷面焊接的锚固钉与耐热不锈钢拉筋不与热面的烟气直接接触，能有效的防止热桥的产生，以取得优良的保温效果；热面的锚固钉不与外壁钢板直接接触，并用陶瓷帽紧固，有效的降低了热桥的产生，并能保证锚固件的牢固性。以上结构的设计有效的避免了因纤维毯的自重和高温下的收缩而使锚固件部位出现直通缝造成的锚固件损坏和热量散失。

6、优良的抗机械震动性能

因本结构采用了耐热钢件与耐热钢拉筋网及陶瓷帽复合锚固结构，因此能够承受长途运输引起的机械震动，便于运输。

四、施工工艺

1、纤维内衬的施工工艺

(1）用耐高温防腐的不锈钢筋做成所需保温厚度的铆固件，焊于炉膛内壁上。疏密度可根据需要调整，一般布置间距为400mm。用耐高温抗腐蚀、绝热效果好的陶瓷帽固定最后一层，使之稳定、牢固并具有极强的抗颠簸震动能力。陶瓷帽布置间距一般为250mm～400mm, 顶部布置相对密集。

(2）喷涂第一层高温粘结剂涂料。

(3）平铺第一层纤维毯（纤维毯通过高温定型后可以防热收缩，可抗热疲劳）。

(4）喷涂粘结剂（有耐高温保温节能效果又有粘结作用）。

(5）平铺第二层纤维毯，要求错开第一层纤维缝隙。

(6）按（3）、（4）、（5）步骤交错平铺至第五层纤维毯时，用耐高温防腐蚀的不锈钢拉筋，焊于铆固件上固定以上4层纤维毯。

(7）用陶瓷铆固件（耐高温1700℃以上）固定第五、六层纤维毯。

(8）喷高温远红外涂料。要求严格按照设计施工，以达到节能、环保、抗火焰冲刷能力。

2、工艺优势

从该技术的工艺原理和施工工序可见，本技术具有以下特点：

(1）用陶瓷固件，减少了钢铁固件高热腐蚀和传热损失。

(2）保温层的安装牢固，便于锅炉的运输。

(3）无裂缝，减少了传统工艺因裂缝引起的热损失。

(4）吸震效果好，同时内壁抗烟气冲刷性强，提高了使用寿命。

(5）耐热工作衬采用高纯型甩丝长纤维毯，有效提高了纤维防收缩性及抗高速高温烟气冲刷性。

五、优点

1、本项目技术工艺先进，设计合理，结构科学，减轻了保温层的重量，实现了炉体结构轻型化。

2、本项目技术节能效果显著，由于保温层间结合紧密无裂缝，克服了传统工艺因保温层不均匀和裂缝造成的热损失，较传统工艺节能效果提高。

3、保温层均匀，热传导平衡，所用材料具有低容重，低热容量，低导热率和优良的化学稳定性及隔音性能。

4、保温层材料高热敏性，适应注汽锅炉的自动化控制。

5、保温层材料抗热震性能好，对剧烈的温度波动、压力和高速高温烟气冲刷性能具有优良的抵抗性能。

6、保温层材料国内易于解决，产品生产成熟，相关的辅件已有定点厂生产。

7、锅炉以后的维修更换保温、售后服务工作简便、快捷，锅炉使用厂家认可。

8、操作工艺成熟，施工因素对炉衬绝热效果影响性能小，工艺易于推广。

锅炉保温问题篇3

9月28日下午3时40分, 柳州某中等专业学校电话报告:“我校锅炉开水味道突发异常, 有酸、甜味, 多人饮用开水后出现头昏、想吐等症状, 请求查找发生原因”。我们接到这起突发事件报告后迅速组织相关专业技术人员赶往事发现场, 开展现场和发病人群调查, 调查学生共41人, 饮用开水后出现头昏、想吐等症状, 30人饮用开水后有异常反应。据学校食堂员工反映, 早餐用锅炉蒸汽蒸出来的馒头、包子, 像是加多碱一样发黄。一位老师反映, 用开水泡菊花茶, 菊花部分变成绿色。锅炉房现场调查测定保温储水箱开水的p H值8~9, 碱性偏高, 开水品尝后有丝丝甜味。

2 锅炉软水剂污染-保温储水箱开水的经过

柳州某中等专业学校锅炉, 按有关规定每周加一次碳酸钠, 利于锅炉水软化, 锅炉不易结水垢。锅炉工为图方便私自将每周加一次碳酸钠改为每3~4天加1次碳酸钠。27日下午锅炉工给锅炉加水前在储水箱中加了一小铲碳酸钠, 后经比拟称重一小铲碳酸钠重量达475g, 超出了规定加入量150g的2倍多, 使锅炉水碱性偏高, 现场锅炉水p H值经测定为12.2。当锅炉碱性水烧开蒸汽从管道直接冲入保温储水箱水中, 因为保温储水箱水是靠锅炉蒸汽冲开的。所以, 造成保温储水箱水开水被锅炉软水剂-98%碳酸钠污染, 从而导致了28日早上保温储水保温储水箱水第一箱开水发生突发性污染事故。

3 污染开水检验结果

分别采集校长室热水瓶开水、学生科热水瓶开水、保温储水箱水第2箱开水, 从污染开水水样中检出钠离子浓度分别为:54.3mg/L、53.8mg/L、37.7mg/L;校长室热水瓶开水中的钠离子超出管网末梢水中钠离子45.41倍, 学生科热水瓶开水中的钠离子超出管网末梢水钠离子44.98倍, 保温储水箱水第二箱开水中的钠离子超出管网末梢水钠离子31.22倍, 被污染开水水质的钠离子浓度严重超出GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》规定标准[1]。又取管网末梢水做对比试验, 管网末梢水中钠离子浓度为1.17mg/L。

校长室热水瓶开水p H值为9.8, 学生科热水瓶开水p H值为9.8, 保温储水箱水第2箱开水p H值为9.7, 管网末梢水的p H值为7.2, 被污染开水水质的p H值明显不符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》。

4 紧急处理措施

根据现场污染开水取样排查化学物质, 实验室水样p H值测定结果, 锅炉开水及蒸汽工序以及锅炉工承认, 27日下午他给锅炉加水前在储水箱中加了超量的碳酸钠的实事, 我们果断采取了紧急措施。

锅炉及保温储水箱水内残留的开水全部放掉, 用新鲜自来水多次冲洗锅炉及保温储水箱, 严格控制锅炉软水剂-98%碳酸钠加入量, 每周不得超过150g。锅炉不要处于高水位运行, 以防止蒸汽带水时夹带药液。

学校所有的开水桶及热水瓶内残留的开水全部放掉, 并用新鲜开水清洗干净。

5 讨论及思考

分析这起开水突发性污染事故的原因, 主要是锅炉工违规操作, 加入了超量的碳酸钠, 并且锅炉水处于高水位运行, 造成了蒸汽带水时夹带药液污染了保温储水箱开水。

参考文献

[1]GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》.

锅炉保温问题篇4

纤维喷涂技术是目前国际上发达国家普遍采用的一种应用于节能、保温、绝热等领域的新型节能施工技术。纤维喷涂是通过专用的纤维喷机,将经过预处理的散状矿物纤维棉与专用的特种结合剂在一定的压力下同时喷出,纤维棉与结合剂在喷枪外部均匀混合后喷射到被喷涂面上,可将整个内衬或外保温层形成一个厚度均匀、整体密封无缝隙、强度高的保温结构[1]。然而,硅酸铝喷涂保温施工后,整个保温结构中含有大量的水份,必须要进行干燥,否则保温结构强度达不到要求,锅炉运输或振动会引起保温结构破坏。目前,纤维喷涂保温结构的干燥时间方面的研究并不多。本文提出考虑喷涂保温结构内部导热热阻的方法对锅炉纤维喷涂保温结构的干燥时间进行计算,并通过室内试验验证该计算方法的正确性。

1干燥方案与干燥过程传热分析

为了加快保温结构内部水份蒸发,采用热空气加热并配合通风的方法进行干燥。干燥方案如图1所示。空气由风机吹入电加热器中被加热,热空气送入锅炉炉筒内加热保温结构,使水份快速蒸发并通过气流排出。

该干燥方案的传热环节如下:温度为tf的热空气接触保温结构内表面,由于空气与保温结构存在温差,热量会向保温结构内部传递。保温结构内部水份吸收热量之后蒸发,表层被干燥,并且随着干燥时间的延长,干燥厚度不断加厚。当干燥厚度为δ时,热量向保温结构内部传递必须经过两个传热环节:热空气与保温结构内表面之间的对流传热以及通过δ厚保温材料的导热。其传热过程如图2所示。

2现有干燥模型介绍

2.1现有干燥理论模型[2]

热能以对流传热方式由热气体传给与其直接接触的湿物料的干燥方式称为对流干燥。物料干燥过程中有一个转折点,称为临界点。从干燥开始到临界点为第一阶段,临界点以后为第二阶段。第一阶段为表面气化控制阶段,此段的干燥速率是恒定不变的,故称第一阶段为恒速干燥阶段。第二阶段为内部扩散控制阶段,由于此阶段内干燥速率是随着物料含水量的减少而降低,故称为降速干燥阶段。处于临界点物料的平均含水量称为临界含水量,临界含水量随物料的性质、厚度及干燥速率的不同而异,通常由实验测定。

恒速干燥阶段干燥时间计算公式为

$τ_{1} = \frac{G^{'}}{A u_{o}} (X_{1} - X_{0}) (1)$

式(1)中:τ1—恒速干燥时间,s;G′—临界点干燥的干料质量,kg;A—接触表面积,m2;uo—干燥速度,kg/(m2·s);X1—干燥前湿物料的干基含水量;X0—临界点时湿物料的干基含水量。

干燥速度计算公式为

$u_{o} = \frac{h}{r} (t_{f} - t_{w}) (2)$

式(2)中:h—空气与物料表面之间对流传热系数,W/(m2·K);r—水的汽化潜热,kJ/kg;tf—空气温度,℃;tw—物料表面温度,℃。

降速干燥阶段干燥时间计算公式为

$τ_{2} = \frac{G}{A u_{o}} (X_{0} - X^{*}) \ln \frac{X_{0} - X^{*}}{X_{2} - X^{*}} (3)$

式(3)中:τ2—降速干燥时间,s;G—干料质量,kg;X*—平衡含水量,通常取0;X2—干燥后湿物料的干基含水量。

总的干燥时间为

$τ = τ_{1} + τ_{2} (4)$

2.2现有干燥模型局限性[3,4]

现有干燥模型干燥对象多为粮食、糊状物等材料,对于保温材料的干燥时间计算是否适用还有待于分析。由于以往研究人员研究的干燥对象非保温材料,导热系数较大,空气与物料表面接触传热时,主要热阻在空气对流传热环节,从干燥速度公式(2)可以看出,空气与物料传热仅考虑了空气与表面对流传热。但对于本章研究的硅酸铝喷涂保温材料来说,材料干燥后,导热系数很小,空气与物料传热时,外层干燥材料层的导热环节的热阻比空气对流传热热阻要大,尤其在干燥后期,外层干燥厚度较大时,导热热阻为主要热阻。因此,用公式(2)表示保温材料的干燥速度会有很大偏差,而干燥时间计算公式中均含有干燥速度,由此可见,用现有模型计算保温材料干燥时间是否可行还有待于验证。

3考虑保温结构内部导热热阻的干燥时间计算

本文提出考虑喷涂保温结构内部导热热阻的干燥时间简化计算方法。为了简化计算,提出几点假设:①干燥的保温材料的导热系数λ不随温度变化;②热空气温度以及传热面积不变;③传递的热量全部转化为水的汽化潜热;④水的初始状态为20 ℃的水,终状态为与热空气温度相等的水蒸汽。

3.1干燥所需热量计算

干燥所需净热量为水终状态和初状态的焓差。

$Q = m Δ h (5)$

式(5)中:Q—干燥所需热量,J; m—保温结构中水的总质量,kg; Δh—水终状态与初状态之间焓差,J/kg。

3.2传热量计算[5]

单位时间热空气向保温结构传递的热量计算公式为

$Φ = \frac{Δ t}{\frac{δ}{λ A} + \frac{1}{h A}} (6)$

式(6)中:Φ—热流量,W;Δt—传热温差,℃;δ—干燥厚度,m;λ—干燥保温材料的导热系数,W/(m·K);A—传热面积,m2;h—空气与保温结构内表面之间的表面传热系数,W/(m2·K)。

式(6)中,干燥厚度δ随时间不断增大,因此,热流量Φ不断减小。

3.3干燥时间计算

干燥时间计算公式为

$τ = \frac{Q}{Φ} = \frac{Q (\frac{δ}{λ A} + \frac{1}{h A})}{Δ t} (7)$

3.4离散方程建立[6]

将整个保温结构沿厚度方向划分为n个微元,则每个微元厚度为 $\frac{δ}{n} m$ 。

3.4.1 边界离散方程建立

边界即i=1,第1个微元直接接触热空气,热流量计算公式为

$Φ_{1} = h A_{1} Δ t = h π d_{n} l Δ t 。$

上式中,dn和l分别表示保温结构内径和炉筒长度,Δt为热空气与湿材料之间的温差。

每立方米保温材料含水的质量记为 $\dot{m}$ 。第1个微元体积为

$V_{1} = \frac{π}{4} [(d_{n} + 2 \frac{δ}{n})^{2} - d_{n}^{2}] l (8)$

含有水的质量为

$m_{1} = \dot{m} V_{1} = \frac{\dot{m} π}{4} [(d_{n} + 2 \frac{δ}{n})^{2} - d_{n}^{2}] l (9)$

第1个微元中水份蒸发所需热量为

$Q_{1} = m_{1} Δ h = \frac{\dot{m} π}{4} [(d_{n} + 2 \frac{δ}{n})^{2} - d_{n}^{2}] l Δ h (10)$

第1个微元的干燥时间为

$τ_{1} = \frac{Q_{1}}{Φ_{1}} = \frac{\frac{\dot{m} π}{4} [(d_{n} + 2 \frac{δ}{n})^{2} - d_{n}^{2}] l Δ h}{h π d_{n} l Δ t} (11)$

3.4.2 内部离散方程建立

内部节点用i表示,第i个微元与热空气之间传热包括空气对流传热和内侧i-1个微元的导热,热流量计算公式为

$Φ_{i} = \frac{Δ t}{\frac{δ (i - 1)}{n λ A_{i}} + \frac{1}{h A_{1}}} (12)$

第i个微元体积为

$V_{i} = \frac{π}{4} {(d_{n} + 2 i \frac{δ}{n})^{2} - [d_{n} + 2 (i - 1) \frac{δ}{n}]^{2}} l (13)$

含有水的质量为

$\begin{array}{l} m_{i} = \dot{m} V_{i} = \frac{\dot{m} π}{4} {(d_{n} + 2 i \frac{δ}{n})^{2} - \\ [d_{n} + 2 (i - 1) \frac{δ}{n}]^{2}} l (14) \end{array}$

第i个微元中水份蒸发所需热量为

$\begin{array}{l} Q_{i} = m_{i} Δ h = \frac{\dot{m} π}{4} {(d_{n} + 2 i \frac{δ}{n})^{2} - \\ [d_{n} + 2 (i - 1) \frac{δ}{n}]^{2}} l Δ h (15) \end{array}$

第i个微元与热空气之间的传热面积为

$A_{i} = π [d_{n} + 2 (i - 1) \frac{δ}{n}] l (16)$

第i个微元的干燥时间为

$\begin{array}{l} τ_{i} = \frac{Q_{i}}{Φ_{i}} = \\ \frac{\frac{\dot{m} π}{4} {(d_{n} + 2 i \frac{δ}{n})^{2} - [d_{n} + 2 (i - 1) \frac{δ}{n}]^{2}} l Δ h}{\frac{Δ t}{\frac{δ (i - 1)}{n λ π [d_{n} + 2 (i - 1) \frac{δ}{n}] l} + \frac{1}{h π d_{n} l}}} (17) \end{array}$

总的干燥时间即为各微元干燥时间之和。

4干燥时间影响因素分析

通过数学模型分析可以得到,影响干燥时间比较重要的因素包括:空气温度、保温厚度、保温结构含水量和干燥后保温结构导热系数。由于干燥后保温结构导热系数取决于保温材料自身性能,其数值比较稳定,并不是一个可调参数。另外,单位体积保温结构的含水量是有施工要求的,变化并不大。在此仅讨论空气温度和保温厚度对干燥时间的影响。

4.1空气温度的影响

在其它条件不变前提下,分别计算空气温度在(100～300)℃之间时的干燥时间,干燥时间与空气温度之间的关系如图4所示。

根据绘制曲线可以看出,干燥时间与空气温度之间的关系近似于一个形式为y=axb(b<0)的幂函数,空气温度越高,保温结构所需的干燥时间越短。

4.2保温厚度的影响

干燥时间与保温厚度之间的关系如图5所示。

根据绘制曲线可以看出,干燥时间与保温结构的厚度基本呈二阶多项式函数关系,随着保温厚度增大,保温结构所需的干燥时间二阶线性增加。

5干燥时间试验

为了验证本文给出的保温材料干燥时间模型的正确性,进行了室内试验。试验利用一直径为1 m的圆筒代替热采锅炉炉筒壁,将硅酸铝喷涂保温材料涂抹于圆筒内壁(如图6所示),为节约时间,施工厚度为0.04 m,利用100 ℃空气进行干燥,干燥时,监测材料的密度。经测试,保温材料干燥到自然干密度时所用时间为16 h。

而采用本章推导的模型计算,干燥时间为15.1 h,理论值与试验值相差0.9 h,相对误差为5.6%。可见,考虑喷涂保温结构内部导热热阻的简化干燥时间计算方法计算保温材料这种导热系数较小的材料干燥时间的误差能控制在10%以内,是可以接受的。

6结论

本文提出了锅炉纤维喷涂保温结构的干燥方案,并对传统干燥模型进行了分析,提出了考虑喷涂保温结构内部导热热阻的简化干燥时间计算方法,分析了干燥时间的影响因素,通过保温结构干燥室内试验验证了该方法计算保温材料的干燥时间是可行的。

摘要：给出了锅炉纤维喷涂保温结构的干燥方案,对其传热环节进行了分析。分析了现有干燥计算模型,并指出现有干燥模型的局限性。提出考虑纤维喷涂保温结构内部导热热阻的干燥时间的计算方法。通过该模型计算结果,总结了空气温度和保温厚度与干燥时间之间的关系。并通过室内试验,验证了该计算方法用于计算纤维喷涂保温结构干燥时间的可行性。

关键词：锅炉,保温,喷涂,干燥时间,热阻

参考文献

[1]唐晓林.耐火纤维喷涂在加热炉锅炉保温中的应用.化学工程师,2005;120(9):61—62

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[3]武绍井,王国恒.恒定条件下降速干燥段干燥时间的近似确定.工业炉,2007;29(6):34—35

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