[发明专利]传热管寿命估算装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来估算锅炉的加热炉壁水管等传热管的寿命的传热管寿命估算装置。

背景技术

由于锅炉的加热炉壁水管等传热管在运转时为高温状态，有必要对传热管材料因热导致的潜变损伤状态进行监视。因此，以往是在锅炉正处于运转停止时检查潜变损伤状态，例如定期检查时切下部分传热管材料并利用显微镜进行观察等。

构成锅炉炉壁的膜式水冷壁(锅炉水冷壁)是通过燃烧器火焰或燃烧气体而从加热炉内侧被加热，并与其冷却管(水管)中流动的水或蒸汽进行热交换。换句话说，为利用水冷却被火焰或燃烧气体加热的金属管的状态。

另外，根据锅炉的运转状况(温度及时间等)，膜式水冷壁的冷却管的内部会逐渐堆积锅垢。由于锅垢的导热系数差，若冷却管内附着锅垢，冷却管的传热效率便会根据锅垢附着量而降低。

以蒸发器管为例使用图1进行表示。例如，假设锅垢的导热系数固定，随着锅垢的附着厚度增大，锅垢内的温度差会增大，传热管表面的温度会上升。若将传热管表面温度设为Tt₂₂[K]、将流体温度设为Tw[K]、将锅垢表面传热系数设为h₂[W/m²·K]、将锅垢厚度与导热系数分别设为t₂[m]、λ₂[W/m·K]，通过锅垢的热通量q[W/m²]便可用下述式表示。

q＝h_e△T

于此，h_e＝1/(t₂/λ₂+1/h₂)：等效传热系数[W/m²·K]、△T＝Tt₂₂-Tw[K]。

另外，图2(a)中表示锅垢厚度与等效传热系数的关系，图2(b)中表示传热管温度与等效传热系数的关系。根据这些图，随着锅垢厚度增加，等效传热系数会增加，结果传热管温度会上升。

此外，等效传热系数除了是锅垢厚度的函数以外，也是锅垢的导热系数的函数，所以等效传热系数也会根据锅垢材质或附着状况(密度等)变化。而且，由于表面传热系数h₂根据锅垢表面状态变化，所以等效传热系数也会根据该变化而变化。

由此，例如，当因加热炉内的异常燃烧等导致的加热、锅垢堆积与因传热劣化导致的金属温度上升的恶性循环被加速时，冷却管的金属温度会比预想时间更快地上升，管因高温潜变发生喷破而有可能导致锅炉停止。因此，重要的是准确地掌握膜式水冷壁的冷却管的潜变损伤的累积。

例如，在专利文献1中，提出了一种锅炉传热管材料的损伤率预测方法。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2005-147797号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，以往技术无法在锅炉运转过程中实时地监视锅炉传热管的潜变寿命。因此，有无法适时地进行维护或修理之类的问题。

本发明是鉴于所述以往技术的问题点研究而成，目的在于提供一种能够在锅炉运转过程中实时地估算锅炉传热管的寿命的传热管寿命估算装置。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，本发明是一种传热管寿命估算装置，用来估算锅炉传热管的寿命，其特征在于包括：

传热管温度测量单元，取得所述传热管的外壁温度；

传热管温度变化曲线校正单元，用来基于由所述传热管温度测量单元取得的所述传热管外壁面的温度即传热管温度，对表示所述传热管温度的经时变化的传热管温度时间变化曲线进行校正；及

传热管温度推移预测单元，用来基于经所述传热管温度变化曲线校正单元校正后的所述传热管温度时间变化曲线，对所述传热管温度的推移进行预测。

另外，本发明是一种传热管寿命估算装置，用来估算锅炉传热管的寿命，其特征在于包括：传热管温度测量单元，取得所述传热管的外壁温度；等效传热系数运算单元，用来基于由所述传热管温度测量单元取得的所述传热管外壁面的温度即传热管温度，对所述传热管内部的等效传热系数进行运算；等效传热系数时间变化曲线校正单元，用来基于由所述传热系数运算单元算出的所述等效传热系数，对表示所述等效传热系数的经时变化的等效传热系数时间变化曲线进行校正；及传热管温度推移预测单元，用来基于经所述等效传热系数时间变化曲线校正单元校正后的所述等效传热系数时间变化曲线，对所述传热管温度的推移进行预测。