H_(2)S在线监测装置研发及在锅炉水冷壁高温腐蚀防治中的应用

锅炉水冷壁高温腐蚀问题一直是影响锅炉安全运行的难题。为解决锅炉水冷壁高温腐蚀的主要媒介H_(2)S需要连续测量,但当前行业内缺乏能长期运行的H_(2)S在线监测装置问题,研发了基于可调谐二极管吸收光谱TDLAS原理测量锅炉水冷壁H_(2)S的监测装置,并使用装置在某300 MW等级电站锅炉上进行了示范应用,跟踪评估了该装置的性能。结果显示,基于TDLAS原理所研发的仪器在现场投运12个月以来保持稳定运行,装置在线监测结果显示炉内H_(2)S呈现脉冲式波动特点,H_(2)S浓度高时超过1600μL/L。监测中发现,炉内H_(2)S浓度与运行调整存在较密切的关系,在升负荷过程中,由2台磨转为3台磨运行时,前后墙23.60 m平台测点处H_(2)S浓度急剧增加,从46μL/L增至822μL/L,H_(2)S与脱硫塔入口SO_(2)没有显著的关联性。H_(2)S在线监测装置的成功研发可以实现锅炉主燃烧器区域关键参数的在线监测,并作为运行人员调整锅炉运行参数的主要依据,这对于锅炉高温腐蚀监测和锅炉数字化建设具有积极意义。

动力锅炉水冷壁爆管失效分析

某企业动力锅炉运行中发生水冷壁爆管事故。通过对爆管的冷壁管取样进行宏观形貌分析、材质成分分析、金相组织分析和机械性能检测,结合锅炉实际运行情况,分析了水冷壁爆管失效的主要原因是钢管原始制造质量缺陷和表面机械损伤。根据分析结果,提出了对应的解决方案和预防措施,避免同类失效现象对锅炉安全运行的影响。

多算法融合的超临界W火焰炉水冷壁壁温预测模型研究

针对某火电厂水冷壁在深度调峰背景下易发生拉裂而需对水冷壁管间温度梯度进行监控的问题,构建了一种基于PCA-SSA-LSTM多算法融合的预测模型,实现对易拉裂管附近水冷壁管出口壁温的有效预测。为改善模型的预测性能,依据壁温计算理论选取17个输入参数,使用PCA法进行降维处理;采用SSA算法优化PCA-LSTM预测模型超参数,得到最优PCA-SSA-LSTM壁温预测模型。通过与其他预测模型对比发现,融合模型的决定性系数(R2)值有一定程度的增大,均方根误差(RMSE)及平均绝对百分比误差(MAPE)有不同幅度的降低。实际应用表明:建立的多算法融合模型可有效提高多管出口壁温预测精度,能作为电厂DCS监测系统的补充,预警危险壁温,降低因管间大温差造成的水冷壁拉裂风险。

锅炉水冷壁管泄漏事故失效分析

针对某电厂锅炉水冷壁管泄漏事故进行分析,对泄漏失效管子进行宏观检测、化学成分分析、力学性能测试,同时对管子及其角焊缝进行金相组织观察和断口形貌分析。结果表明:引起水冷壁管泄漏的主要原因是水冷壁管子与鳍片角焊缝的焊接质量不良,在水冷壁管运行过程中,角焊缝的裂纹从外向内不断沿晶扩展、穿透管壁,最终引起水冷壁管泄漏。

基于数据驱动的锅炉水冷壁壁温分布实时预测模型

水冷壁等高温受热面超温及由此导致的爆管事故是影响燃煤发电机组安全运行的痛点问题之一。管壁超温一般发生在锅炉受热面局部区域,为预测并缓解超温问题,就必须实时监测受热面壁温的详细分布,并做出针对性调整。由于测量手段受限且CFD数值模拟方法耗时较长,目前仍缺少一种能实时、准确地反映锅炉运行过程中壁温详细分布的技术手段。为此采用将耦合传热模型与人工神经网络相结合的方法。以某350 MW超临界对冲燃烧锅炉为研究对象,首先以壁温耦合传热预测模型为基础,通过改变耦合模型的46个锅炉关键运行参数,生成220个典型工况,并通过快速扩充方法以极低时间成本衍生出4400个扩充工况。然后,基于典型工况与扩充工况组成的综合数据库,以锅炉的46项运行参数及壁面坐标为输入,以对应位置的壁温为输出,构建深度学习模型。模型MSE误差仅为0.0053,准确率AUC5为0.988,且计算时长在0.1 s以内。结果表明,提出的基于数据驱动的水冷壁壁温分布预测模型通过泛化有限工况的数值模拟结果,实现了锅炉全工况下水冷壁管壁温度详细分布的实时预测,且针对模型在低负荷工况时难以准确预测传热恶化的问题,提出快速扩充数据库的方法,以极低时间成本明显提高模型对传热恶化问题的预测准确率。

锅炉水冷壁管泄漏失效分析

针对某企业锅炉运行期间水冷壁管发生纵向开裂泄漏的问题进行了研究分析,在对取样的水冷壁管宏观形貌分析、化学成分分析、显微组织分析以及机械性能检测的基础上,结合锅炉的服役运行情况研究了水冷壁管泄漏失效的原因。水冷壁管因长期过热导致材料性能老化,最终发生了蠕变开裂引起泄漏失效。根据分析结果,提出了对应的解决方案和预防措施,避免同类型失效现象对锅炉安全运行的影响。

高压锅炉水冷壁爆管的分析及对策

针对高压锅炉水冷壁发生连续爆管的情况,通过采取断口宏观检查、管束硬度测定、材质化学分析和金相分析等措施,结合工艺运行中出现的异常状况和处理过程,分析水冷壁爆管的原因,并实施相应的处理措施,问题得以解决。

某电厂锅炉水冷壁钢管泄漏原因分析

某电厂80 MW亚临界机组燃气锅炉,投入运营后持续安全稳定运行11个月,随后按计划进行停炉检修。检修完成后进行水压试验过程中发现,炉膛左侧水冷壁上部钢管的向火侧发生泄漏。本文通过对发生泄漏钢管的宏观形貌、化学成分、力学性能、金相组织等进行观察分析,并结合扫描电子显微镜、能谱仪对腐蚀产物的成分进行分析,发现钢管发生泄漏的主要原因是锅炉用水的pH值较低,钢管内部发生了垢下腐蚀。

核电站小径薄壁管的超声检测方法

为了对核电站中的小径薄壁管实施有效检测,介绍了水浸聚焦横波法和水浸聚焦纵波直入射法,分析确定了探头的工艺参数,并在含有局部磨损、环形磨损、轴向裂纹、周向裂纹、通孔等缺陷的样管上进行了对比检测。结果表明,两种超声检测方法对于不同缺陷的检出、定量各有优劣,其中水浸聚焦纵波直入射法对于磨损、肿胀、通孔等缺陷的检出能力较强,缺陷定量精确;水浸聚焦横波法对于裂纹检出能力较强,但难以定量;两种方法结合、相互验证,可大幅提升缺陷的检出能力。

某超临界锅炉水冷壁管屏鼓包变形分析

通过宏观检查、尺寸测量、化学成分分析、力学性能检测及金相组织分析等试验方法,对某电厂350 MW超临界锅炉水冷壁管屏鼓包变形原因进行分析。结果表明:鼓包变形问题与水冷壁现场安装时局部热校过程有关;管屏鼓包变形处尺寸偏差较小,鼓包变形处硬度低于光管与扁钢的焊缝热影响区硬度,无异常组织,鼓包变形处强度略高于未鼓包变形处强度,鼓包变形位置未成为管材的薄弱环节。该管屏因热校导致的鼓包变形现象不影响管屏的正常使用。

660MW超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损泄漏分析及预防措施

连续运行197天后,某电厂660 MW超临界CFB锅炉发生了水冷壁管突然泄漏事故。为揭示泄漏产生的本质原因,采用宏观形貌测量、光谱分析、金相组织检测和力学性能测试相结合的方法深入剖析泄漏位置。结果表明,水冷壁管泄漏的主要原因是材料磨损,造成壁管的有效厚度变薄,因不能承受内部的压力而泄漏。针对上述情况,提出可行的防范措施,以杜绝类似事故再次发生,从而保证机组安全稳定持续运行。目前,2台机组共运行500多天,无一例磨损造成水冷壁泄漏,证明预防措施有效。

1000MW机组锅炉水冷壁焊接接头失效分析

通过观察并分析裂纹宏观和微观形态、金相、硬度、扫描电镜、能谱及接头结构,研究了1000 MW超超临界机组锅炉水冷壁安装焊缝裂纹失效原因。结果表明:焊缝根部间隙、焊缝根部凸出及其硬度超标;焊缝组织粗大及低熔点碳化物相偏析,弱化晶界;焊缝存在微裂纹,根据焊缝内部微裂纹氧化物相分析可确定为焊接热裂纹。在运行高温高压应力作用下,裂纹扩展最终导致开裂失效,焊接热裂纹是造成接头失效的主要原因。

转炉水冷烟道开裂漏水原因分析

针对转炉水冷烟道开裂漏水问题,开展了化学成分、金相组织、扫描电镜显微镜(SEM+EDS)等检验分析。结果表明:水冷烟道管在服役过程中,经过反复高温和冷却,组织由铁素体+珠光体转变为马氏体,受外力作用时更易在该位置发生开裂,同时烟道管内流经的冷却水腐蚀管壁内表面,形成的腐蚀产物又受其冲刷而脱落,如此循环往复,烟道管壁不断减薄,在这两种因素的共同作用下,管壁产生了由内向外的开裂继而产生漏水。

锅炉水冷壁管爆管原因研究

一台蒸汽锅炉的水冷壁管在同一部位连续发生爆管,严重威胁生产安全。文章通过研究爆口管材的材质、力学性能、金相组织以及锅炉结构和水冷壁中的流量分配等,分析爆管原因,并提出循环回路的优化措施,以期为后续类似问题的处理提供参考。

深度调峰工况下锅炉典型爆管位置损伤机理分析

某火电厂DG-2070/17.5-Ⅱ4型锅炉近些年在运行时,水冷壁多处常常发生拉裂现象,为此,文章以深度调峰工况下锅炉水冷壁与包墙过热器交接处的典型爆管位置为研究对象,建立有限元分析模型,分析了不同升温速率和炉内最终温度对典型爆管位置的热应力和变形影响。结果表明:明显的温度过渡区域和应力集中点是管道损伤的主要区域;更高的炉内最终温度是导致T形口出现损伤的主要原因,升温速率对结构损伤的影响相对有限。根据上述研究结果,建议降低T形口处水冷壁弯管和包墙变径管处的不连续性并优化鳍片与管道的连接方式,以降低管道流致振动带来的影响,避免爆管发生。

锅炉水冷壁管材料20G和15CrMo在含Cl^-溶液中的点蚀特性

为研究水冷壁管材料20G和15CrMo在含Cl-溶液中的点蚀特性,通过常温电化学实验和高温挂片实验,对其常温、高温腐蚀特性进行分析,用透反射金相显微镜、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、X能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)对试片表面形态和组分进行表征与分析。结果表明,常温条件下,Cl-对这2种材料都有侵蚀性,其中15CrMo耐Cl侵蚀性能比20 G优秀。高温条件下,Cl-对20G和15CrMo的侵蚀性严重,促进材料的溶解,加速材料的点蚀。常温条件下Cl-与OH在金属表面存在竞争吸附作用,形成复合中间体FeOHCl,高温条件下Cl-的作用相当于催化剂,促进Fe2+水解,生成疏松无保护性的Fe3O4。在电厂实际运行中,应控制给水中Cl-质量浓度低于0.2mg/L。

国产1000MW超超临界机组水冷壁管典型横向裂纹分析

对国产1000MW超超临界燃煤机组水冷壁管普遍存在的横向裂纹进行分析研究,通过割取典型管样进行磁粉检测、显微组织分析、硬度试验、扫描电镜能谱分析、拉伸性能试验和断口分析,结果表明该锅炉水冷壁管表面横向裂纹是轴向交变应力作用下产生的热疲劳裂纹,腐蚀介质的存在加速了热疲劳裂纹的扩展。为防止此类失效问题,建议相关电厂采取了有效的针对性防范措施,同时对其它超超临界机组水冷壁管的安全运行提供技术参考。

热偏差和流量偏差对1000MW超超临界锅炉水冷壁壁温影响的研究

通过耦合水冷壁的烟气侧和工质侧的换热模型,获得超超临界条件下水冷壁管内工质和管壁的温度分布情况。设置火焰中心和工质流量的偏差变量,研究其对600℃和700℃等级锅炉水冷壁管壁温度安全的影响。通过模型的计算结果与600℃等级的超超临界机组测试值对比,验证模型的准确性。计算结果表明：耦合模型计算温度和实测数据有较好的一致性;对于600℃等级锅炉的水冷壁,流量对壁面温度最高值的影响明显高于火焰中心偏移的作用;700℃等级超超临界锅炉水冷壁管壁和工质的温度分布规律和600℃等级锅炉的变化趋势基本一致。管壁的峰值温度约为619℃,远远超过600℃等级超超临界锅炉管材的允许温度;推荐管材的许用温度为650℃。

超临界锅炉水冷壁横向裂纹形成原因分析

对某超临界锅炉水冷壁管外壁横向裂纹的性质和形成原因等进行了分析,主要内容包括金相分析、硬度检测、拉伸性能试验、断口扫描电镜分析、外壁及断口附着物X射线能谱分析等。结果表明,锅炉侧墙向火侧水冷壁管外壁横向裂纹的形成原因是腐蚀性热疲劳,而炉内火焰对水冷壁的冲刷是造成热疲劳的主要原因。

深度调峰机组水冷壁管开裂原因分析

某超临界350 MW机组深度调峰运行初期发生水冷壁管环焊缝处大面积开裂泄漏,本文对该水冷壁管进行了宏观检查、化学成分分析、室温拉伸试验、维氏硬度试验、金相分析及裂纹断口分析。分析结果表明:管样的化学成分、硬度、室温拉伸性能、金相组织均符合要求,且管样存在以环焊缝为拐点向炉膛内凸的变形,环焊缝横截面的背火面存在由内壁向外壁开裂的裂纹,水冷壁管的开裂性质为疲劳开裂;根据不同管样材料金相组织球化程度不同确定管间存在壁温不均匀现象;确定水冷壁管开裂的主要原因是机组深度调峰运行中水冷壁管频繁超温,在管子内壁产生环向交变热应力所致。