固体储热装置优化调试升温曲线实验及结论

固体储热装置优化调试升温曲线实验及结论

杨子宇 

西安昱昌环境科技有限公司    710100 陕西省西安市

不同温区不同模块的升温时间存在明显差异，为了形成标准化的升温曲线，节约调试时间，尤其是快速安全升温问题，避免出现胀裂问题造成损失，决定对模块调试升温曲线进行测试和验证，通过实验测试，检测升温过程中模块内部（温度场、蒸汽压力）和表观变化，及时调整理论升温曲线，验证升温曲线的合理性。

耐热混凝土中通常加入9~12%的成型水分，其中3~4%用于水泥水化结合为结晶水形态存在，其余大部分是为满足成型的需要，叫做结合水或者游离水。

当温度达到100℃以上时，自由水能从装置中排出，由于含水量大且装置较厚，应有一定的保温阶段使厚度方向的温度和水分都有扩散传递的过程。而结晶水不是在一个温度下失去的，需要在不同温度下进行保温，方能顺利排出。

结合前期固体储热胀裂分析报告，并根据相关升温曲线研讨结论，绘制新的正常及加速升温曲线，用于储热实验模块的实验工作，通过实验来获取模块的快速安全升温曲线，以下为实验方案：

在导热油温度达到120℃之前，升温速度按5℃/h控制，当温度达到120℃后，在120～130℃之间保温48小时，以彻底脱除导热油系统中的水分。

储热装置温度到达设计值时，停止导热油电加热器加热功能，循环泵持续运行5分钟后停泵，防止导热油电加热器局部高温现象。

按照实验目标及前期升温测试结果，进行最终升温时间在35天之内的加速升温测试，检验模块是否满足实验目标。

30天理论升温曲线

以下为五组模块实际升温情况：

第一组模块按60天升温曲线进行升温试验，升温结束后，模块裂纹情况良好，未产生胀裂现象。

基于第一组模块试验情况，通过减少模块的保温时长，升温曲线由60天缩短至40天，对第二组：2-1/4；第三组：2-2/4模块进行实验，可从试验照片及裂纹情况看出，模块未发生胀裂现象，裂纹宽度均在规范允许范围内。

基于第二组、第三组模块实验结果，模块1系列为同材料体系下添加聚丙烯纤维的模块，对第四组模块采用与二三组相同的升温曲线进行升温实验，裂纹情况良好，未发生胀裂现象。

    因前三组模块40天升温实验结果良好，第五组模块进行了加速升温实验，升温时长由原40天降低至30天，进行了加速升温实验，裂纹情况良好，未发生胀裂现象。

实际升温曲线

根据不同升温曲线对模块升温所产生的裂纹进行了统计：

五组模块结构构件的裂缝均控制在约0.1~0.2mm，按目前现行相关规范，通过对60天、40天和30天升温曲线以及五组模块裂纹的分析，可得出以下结论：

模块侧壁纵向裂纹主要集中在金属管板处，中部裂纹主要存在于温度测孔及压力测孔处，底部集中在方钢顶部产生的横向裂纹，顶部存在较多龟裂。五组模块材料体系均相同，当模块每日升温至目标温度后进行保温操作，升温曲线的不同并未导致模块裂纹情况产生较大差别，分析后得出产生裂纹的主要原因是前期管箱结构设计导致，后期需对管箱设计及混凝土布筋进行优化，根据现行标准规范，加速升温曲线所产生的裂纹情况不会对模块整体结构产生威胁，故30天加速升温曲线满足试验目标。

杨子宇，男，汉族，陕西渭南，1996年10月，大学本科学历，初级职称，研究方向：储热