CN105910430A - 一种高温悬滴法接触角测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温悬滴法接触角测定装置，包括一高温电炉，置于一高温熔块炉下，高温电炉通过绝热隔层与高温熔块炉相连；高温熔块炉内设硅碳棒，硅碳棒内部设有刚玉管，刚玉管内装熔料，刚玉管的底部设出口，刚玉管内设有可堵住出口的刚玉棒；绝热隔层开设开口，高温电炉上在绝热隔层的开口下方设开口，高温电炉内设硅钼棒，硅钼棒的内部设一样片支架，样片支架上放置试样钢片；刚玉管的出口、绝热隔层的开口、高温电炉的开口以及试样钢片保持在一条垂直线上，高温电炉还设观火口，观火口外部正对CCD摄像头，CCD摄像头与计算机相连。模拟电站锅炉中熔融灰粒在受热面上沉积的过程，通过接触角的实时记录来研究受热面结渣问题。

Description

一种高温悬滴法接触角测定装置
技术领域
本发明涉及接触角测量，具体的说是一种模拟电站锅炉中受热面结渣过程的高温悬滴法接触角测定装置。
背景技术
随着近年来国家对锅炉氮氧化物污染物排放标准的日趋严格，低氮燃烧技术得到了广泛应用。但是由于该技术采用了空气分级燃烧技术，在炉膛局部区域实现低氧燃烧，导致该区域的受热面易于产生还原性气氛，导致灰熔点下降，熔融灰粒在管壁上的沉积导致结渣问题的产生，给电厂造成较大的经济损失。
采用研究熔融液滴在试样钢片上沉积过程的接触角变化是减少和控制结渣产生的重要方法。受热面的结渣情况可由粘附特性来表现，而接触角恰恰是衡量熔融液滴在试样钢片表面的粘附特性的重要参数。
悬滴法是测定液滴接触角的方法之一。目前的悬滴法接触角测定仪在测定接触角时，液滴和试样片都保持在相同的实验温度下。由于熔融灰颗粒温度远高于锅炉受热面表面温度，所以研究熔融液滴在锅炉受热面上沉积过程的接触角变化需保证高温熔滴和试样片在不同的实验温度下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温悬滴法接触角测定装置，旨在模拟电站锅炉中熔融灰粒在受热面上沉积的过程，通过接触角的实时记录来研究受热面结渣问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种高温悬滴法接触角测定装置，包括一高温电炉（8）置于一高温熔块炉下，所述高温电炉通过绝热隔层与高温熔块炉相连；所述高温熔块炉内设第一发热器件，所述第一发热器件内部设有刚玉管，所述刚玉管内装熔料，所述刚玉管的底部设出口，所述刚玉管内设有可堵住出口的刚玉棒；所述绝热隔层开设开口，所述高温电炉上在绝热隔层的开口下方设开口，所述高温电炉内设第二发热器件，所述第二发热器件的内部设有一样片支架，所述样片支架上放置试样钢片；所述刚玉管的出口、绝热隔层的开口、高温电炉的开口以及试样钢片保持在一条垂直线上。绝热隔层起到连接高温熔块炉和高温电炉的作用，通过绝热，使熔融液滴不受高温电炉温度的影响，并有效防止高温电炉与高温熔块炉之间出现窜温现象。除此之外，绝热材料的存在能防止高温熔滴在下落过程中因降温而固化。样片支架可调节试样钢片角度，样片支架兼具调节角度和高度的功能，在调节试样钢片的实验角度的同时，又能通过改变自身高度来调节熔融液滴的下落高度。
进一步地，所述高温电炉设有进气口和排气口，进气口可通过气管与储气瓶相连，向高温电炉中通入实验所需气氛。加设通气口和排气口可以在高温电炉内通入所需的实验气氛。可以丰富实验的多样性。
进一步地，所述高温电炉设有观火口，所述观火口外部正对CCD摄像头，CCD摄像头与计算机相连，计算机做后续的数据处理。
作为优选地，所述CCD摄像头、观火口和试样钢片保持三点一线，CCD摄像头实时拍摄试样钢片表面的液滴沉积状况。
作为优选地，所述刚玉棒的高度高于所述刚玉管，刚玉棒的上端高过刚玉管的上端，所述刚玉棒的底端与刚玉管的底部开口相闭合。
作为优选地，所述第一发热器件为硅碳棒，高温熔块炉最高温度可达1400度。
作为优选地，所述第二发热器件为硅钼棒，高温电炉最高温度可达1500度。
作为优选地，所述试样钢片置于高温电炉上开口的正下方。
整个高温悬滴法接触角测定装置通过改变高温电炉温度模仿锅炉受热面的温度条件，通过调整通气气氛模拟炉膛气氛条件，采用锅炉受热面用钢作为试样材质，尽可能的接近锅炉受热面的实际工作条件以达到模仿的效果。
本发明采用上述改进措施，具有如下优点：
1、炉温不一。本发明采用高温熔块炉和高温电炉的上下布置，能够模拟电站锅炉中熔融灰熔滴在受热面上沉积的过程，使得高温熔滴滴落在相对低温的试样钢片表面；并可以通过调节高温熔块炉和高温电炉的实验温度、改变通气气氛等方法深入研究不同影响因素对结渣过程的影响。
2、装置简易。本发明采用高温熔块炉及高温电炉都可由计算机进行控温，整体装置自动化系统程度高，操作简易可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1是刚玉棒，2是刚玉管，3是高温熔块炉，4是硅碳棒，5是熔料，6是绝热隔层，7是高温电炉的开口，8是高温电炉，9是进气口，10是排气口，11是试样钢片，12是样片支架，13是观火口，14是硅钼棒，15是CCD摄像头，16是计算机。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例：参照图1，一种高温悬滴法接触角测定装置，包括一高温电炉8、高温熔块炉3，高温电炉8置于高温熔块炉3下，高温电炉8通过绝热隔层6与高温熔块炉3相连；高温熔块炉3内设硅碳棒4作为其发热器件，硅碳棒4的内部设有刚玉管2，刚玉管2内装熔料，刚玉管2的底部设出口，刚玉管2内设有可堵住其底部出口的刚玉棒1，刚玉棒1的高度高于刚玉管2，即其上端高出刚玉管2的上端；绝热隔层6在刚玉管2的开口的下方开设开口；高温电炉8上在绝热隔层6的开口下方设开口，高温电炉8内设硅钼棒14作为其发热器件，硅钼棒14的内部设有一样片支架12，样片支架12上放置试样钢片11，样片支架12可调节试样钢片角度，试样钢片11置于高温电炉8上开口的正下方，另外，高温电炉8设有进气口9和排气口10，进气口9可通过气管与储气瓶相连，向高温电炉8中通入实验所需气氛，高温电炉8设有观火口13，观火口13外部正对CCD摄像头15，CCD摄像头15与计算机16相连，CCD摄像头15、观火口13和试样钢片11保持三点一线，CCD摄像头15实时拍摄试样钢片11表面的液滴沉积状况。其中刚玉管2的出口、绝热隔层6的开口、高温电炉8的开口以及试样钢片11保持在一条垂直线上。
本发明的工作过程如下：
实验前，向高温熔块炉刚玉管内放入定量的煤灰，将试样钢片和样片支架置于高温电炉上方开口的正下方并调整实验所需的液滴下落高度。开启高温熔块炉和高温电炉，调节至指定的实验温度。开启CCD摄像头和计算机，将CCD摄像头对准高温电炉的观火口，等到计算机能够看到试样钢片的清晰图像后开始实验。当煤灰经高温融化形成熔融液滴后，抽离刚玉棒，熔滴顺着刚玉管下方开口下滴，沉积在试样钢片表面。整个熔融液滴在试样钢片上的沉积过程都通过CCD摄像与计算机系统进行实时记录。最后，根据所得的轮廓图像启动软件进行图像处理计算，得到每个时刻的接触角值。
以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然，本发明不限于以上实施例，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，包括一高温电炉置于一高温熔块炉下，所述高温电炉通过绝热隔层与高温熔块炉相连；所述高温熔块炉内设第一发热器件，所述第一发热器件内部设有刚玉管，所述刚玉管内装熔料，所述刚玉管的底部设出口，所述刚玉管内设有可堵住出口的刚玉棒；所述绝热隔层开设开口，所述高温电炉上在绝热隔层的开口下方设开口，所述高温电炉内设第二发热器件，所述第二发热器件的内部设有一样片支架，所述样片支架上放置试样钢片；所述刚玉管的出口、绝热隔层的开口、高温电炉的开口以及试样钢片保持在一条垂直线上。
2.根据权利要求1所述的高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，所述高温电炉设有进气口和排气口，进气口可通过气管与储气瓶相连，向高温电炉中通入实验所需气氛。
3.根据权利要求1所述的高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，所述高温电炉设有观火口，所述观火口外部正对CCD摄像头，CCD摄像头与计算机相连。
4.根据权利要求3所述的高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，所述CCD摄像头、观火口和试样钢片保持三点一线，CCD摄像头实时拍摄试样钢片表面的液滴沉积状况。
5.根据权利要求1所述的高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，所述刚玉棒的高度高于所述刚玉管，刚玉棒的上端高过刚玉管的上端，所述刚玉棒的底端与刚玉管的底部开口相闭合。
6.根据权利要求1所述的高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，所述第一发热器件为硅碳棒。
7.根据权利要求1所述的高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，所述第二发热器件为硅钼棒。
8.根据权利要求1所述的高温悬滴法接触角测定装置，其特征在于，所述试样钢片置于高温电炉上开口的正下方。
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