江联重工集团股份有限公司 江西南昌 330096
摘要：本文主要介绍了吊挂材料的使用温度、材料性能，并结合具体的工程实践应用，对吊挂材料选取的关键参数进行归纳总结，为今后设备选材提供参考。
关键词：炉顶吊挂；使用温度；球墨铸铁；热疲劳
Research on material which used in furnace roof hanger
Xiao Guo Jin
（Jiang Lian heavy industry guoup Limited by Share Ltd，Jiangxi Nanchang 330096）
Abstract：This paper presents the tempreture and material performance of furnace roof hanger，in combination with the engineering practice，sunnarizes the key parameters of material which used in roof hanger，provides a reference for later design.
Key words：Roof hanger；Woek tempreture；Nodelar cast iron，Thermal fatigue
0 引言
我公司2017年2月为某新材料有限公司制造了3台130t/h中温中压天然气锅炉。监造工程师对炉顶吊挂材料选用RQTSi5提出异议。针对提出的问题，我方从使用温度、材料力学特性等方面给出充分数据，消除用户的顾虑。本文对吊挂材料问题进行归纳总结，可为今后的设备材料选择提供参考。
1 炉顶吊挂使用温度分析及计算
（1）天然气锅炉过热器区域温度炉墙表面温度计算步骤如下：
A、t1为过热器区域内炉墙的内表面温度，t1=796.3℃（锅炉热力计算书中烟温）
T1为内表面绝对温度，T1=796.3+273=1069.3（K）
B、t2为过热器管内工质温度，t2=255.3℃（锅炉热力计算书中低过入口汽温）
T2为管内工质绝对温度，T2=255.3+273=528.3（K）
C、该锅炉使用燃料为天然气，炉墙内层设计采用耐热混凝土，a1为烟气黑度a1=0.145（锅炉热力计算书数据），a2为炉墙黑度a2=0.85（锅炉原理及计算第二版表16-7）ψ32为炉墙与管簇的角系数ψ32=1
t3假为假定炉墙内表面温度t3=550℃，ad为烟气和炉墙的对流放热系数ad=21.3W/（m2.℃）
Qd为烟气对炉墙的对流传热量 Qd=ad（t1- t3）=21.3*（796.3-550）=5246.19W/m2
t3为炉墙内表面温度t3= T3-273=793.8-273= 520.8（℃）
t3与假定值t3假相差不多，由此可得出烟道里有“冷”表面，炉墙温度比烟气温度要低。
（2）、锅炉水平炉顶炉墙结构尺寸及材料选型为内层厚度δ1=120mm耐热混凝土，中层厚度δ2=60mm保温混凝土（轻质浇注料），外层厚度δ3=180mm高铝陶瓷纤维。
（2.1）内层耐热混凝土导热系数λ1=0.7+0.00064t3=1.033 W/（m2.℃）（锅炉原理及计算第二版表16-3）R1为内层热阻
R1=δ1/λ1=0.12/1.033=0.116（m2.℃）/W
（2.2）中层保温混凝土导热系数λ2=0.104+0.0002t=0.208 W/（m2.℃）
（锅炉原理及计算第二版表16-1）R2为中层热阻
R2=δ2/λ2=0.06/0.208=0.288（m2.℃）/W
（2.3）外层高铝陶瓷纤维导热系数λ3=0.15 W/（m2.℃）R3为外层热阻
R3=δ3/λ3=0.18/0.15=1.2（m2.℃）/W
（2.4）tk为空气温度tk=30℃ Tk为空气绝对温度 Tk =30+273=303（K）
tw假为假定炉墙外壁温度tw假=50℃ TW假为假定炉墙外壁绝对温度TW假 =50+273=323（K）
as为炉墙外表面对空气的放热系数
（2.5）ΣR为各层炉墙的热阻的总和：
（3）、水平炉顶炉墙各层的温度计算步骤及图例
炉墙各层材料的温度分布情况示意图
1、耐热混凝土
2、保温混凝土
3、高铝陶瓷纤维
t3为炉墙内表面温度、t4为保温混凝土炉墙内表面温度、t5为高铝陶瓷纤维内表面温度、
tw为炉墙外表面温度
t4=t3- qs*R1=520.8-290.7*0.116=487.08℃
t5=t4- qs*R2=487.08-290.7*0.288=403.36℃
tw=t5- qs*R3=403.36-290.7*1.2=54.52℃（误差范围内）
过热器吊挂（温度最高点）位于混凝土中间，通过计算得出使用温度t=503.9℃。
2 炉顶吊挂材料性能
该项目炉顶吊挂材料选取球墨铸铁RQTSi5。通过对吊挂试件热疲劳试验，球墨铸铁450℃以上开始有生长现象、强度下降，540℃时持久强度147Mpa；该数据能承受顶部炉墙的重量。上限温度在600℃时，裂纹萌生次数能达到很高的200次循环。裂纹萌生后，新的裂纹由于直接暴露在高温环境下，容易被继续氧化，氧化皮剥落产生孔洞，并通过孔洞互相连接，加速了裂纹的扩展。当上限温度为500℃时，裂纹的扩展速率为6.3um/次。在使用温度503.9℃时，计算得出氧化时间约为96000小时。按锅炉年平均运行时间8000小时计算使用时间为12年，完全能保证使用3个大修期。
3 结束语
本文通过计算和实践，对炉顶吊挂的材料选型给出了实质性参考数据。随着新材料、新技术、新工艺的出现和使用。笔者相信，因吊挂材料选取不当的设备修理工作会越来越少，设备会更加安全可靠。
参考文献：
[1] 冯俊凯 沈幼庭《锅炉原理及计算》，[M]北京：科学出版社，1992年
[2] 于显龙 万嘉礼 杨澄宇《锅炉压力容器材料手册》，东北工学院，1992.2
[3] 林宗虎、张永照主编《锅炉手册》，[M]北京：机械工业出版社，1989.2
[4] 宋贵良主编《锅炉计算手册》，[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，1995
[5] 成大先 机械设计手册[M].4版 北京：化学工业出版社，2002.
论文作者:肖国进
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：炉顶论文; 锅炉论文; 温度论文; 材料论文; 吊挂论文; 混凝土论文; 绝对温度论文; 《基层建设》2018年第4期论文;