高德忠
山东华源锅炉有限公司 山东 临沂 276000
摘要：随着我国工业化进程的不断深入，工业锅炉已成为各行各业发展的必需条件。锅炉运行中出现的问题也是各种各样，因热膨胀导致出现的事故也越来越多。本文通过一例锅炉事故，分析了锅炉运行中热膨胀的危害，同时探讨了对此问题的预防与控制方法。
关键词：热膨胀；危害；计算；预防与控制
1．热膨胀的产生
热膨胀顾名思义就是物体因受热而产生膨胀。它与温度、热容、结合能以及熔点等物理性能相关。通常物体在温度升高时，分子运动的平均动能增大，分子间的距离也增大，物体的体积随之扩大。锅炉在运行过程中，受烟气或其他热介质的冲刷，就会产生一定的膨胀。随着现在锅炉的功率越来越大，锅炉整体尺寸也相应变大，特别是一些高压锅炉，运行中产生的膨胀量会很大 。
2．热膨胀的危害
凡事有利有弊，热膨胀也一样，但在锅炉运行中的热膨胀往往会给我们带来很大的困扰。我们可通过一案例来了解其危害性。
日前，某公司一台40/h煤粉锅炉运行过程中，出现炉膛水冷壁外凸弯曲变形，上部集箱手孔与钢架碰撞，导致焊缝撕裂的事故。经分析，造成此事故的主要因素就是热膨胀。此锅炉为立式角管锅炉，燃烧器两侧对冲布置，锅炉的整个重量落在底部支撑上，钢架与锅炉不连接，仅起到一个限位及支撑平台的作用。设计过程中计算其膨胀量为50mm，锅炉顶部集箱与钢架间间隙预留80mm。但在安装过程中，安装公司未经允许，擅自更改钢架顶部矩形空心型钢的方向，导致预留膨胀间隙不能满足水冷壁的膨胀需要，而且燃烧器支撑的限位销没有拆除，使燃烧器不能随着水冷壁的膨胀而自由移动，整个重量作用在水冷壁上，造成了水冷壁的外凸弯曲变形。由此可见，锅炉热膨胀如果处理不好，将带来非常严重的问题。
3．热膨胀的计算
锅炉热膨胀的计算公式：
ΔL=αlΔt=αl(t1-t2)
ΔL¬—锅炉零部件的膨胀量；mm
α—线膨胀系数；10-6/℃
l—锅炉零部件的长度；mm
t1—锅炉零部件的金属壁温；℃
t2—环境温度；℃(一般取20~30℃)
金属材料的线膨胀系数可通过下表查得，其他温度可通过逐差法算出。
4．热膨胀的预防与控制
热膨胀的预防：
①.设计方面：锅炉的热膨胀在设计过程中是完全可以预见的，而且膨胀量可以经过计算得出，设计中就可以根据计算对存在膨胀的地方，在其自由端预留出足够的膨胀空间，对于炉墙等非刚性结构，必须留出足够的膨胀间隙
②.安装方面：在安装过程中，必须严格按照图纸进行，对安装误差严格控制，必要时设计单位要配备现场指导人员，按标准施工，严禁杜绝擅自更改图纸结构。
③运行方面：设备运行前必须严格检查各结构是否符合图纸设计，膨胀空间是否满足设备运行的需要，在启炉过程中，应根据锅炉热膨胀图严密注意各膨胀自由端伸长量是否符合，其膨胀是否受限。
热膨胀的控制：
锅炉的设计过程中，往往有很多地方受空间或结构的限制，使得膨胀空间不足，这时候我们可以采取几种方法来控制其膨胀。
对于管道的膨胀可采取弯管的方式来吸收部分膨胀量，对于部件的连接处可将刚性连接更改为软连接，同时还有加装补偿器、膨胀节，预留膨胀缝等方式。
5．总结
热膨胀对于锅炉的安全运行有着非常重大的影响，我们必须从设计、安装、运行各个方面全方位的去预防与控制，热膨胀的问题能疏不能堵。
参考文献
[1]宋贵良.《锅炉计算手册》辽宁科学技术出版社,1995.10.
[2]黎明.《燃气锅炉下锅筒热膨胀受阻原因分析》化工设计,2015,25，（5）.
论文作者:高德忠
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/12
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