A-USC锅炉关键部件用候选合金金属间相特征

文中总结了目前国内外先进超超临界(A-USC)锅炉关键部件用候选合金(Inconel 740/740H、CCA 617、Nomonic263、Haynes 230及GH 2984等)经标准热处理、无应力时效及持久实验后的组织特征和演化规律。结果表明:这类材料为了满足部件服役条件下对高温强度的要求,多采用析出强化设计,析出相种类繁多(如γ'、η、σ、μ及G相等);这些析出相的形貌、数量、尺寸及相间元素的分布等在高温长期时效或服役条件下均会发生明显变化,从而对合金的性能和服役行为产生重要影响。提出有必要进一步分析上述各相的演变规律及其作用,通过调整合金成分或热处理制度来优化组织结构,抑制或消除有害相的析出,提高合金的高温性能。

700℃(A-USC)锅炉材料617B镍基高温合金热变形及持久行为

采用Gleeble热压缩、SEM及持久实验方法对617B合金的变形特性、组织演变行为以及析出相进行研究。结果表明:617B合金具有较高的变形抗力,其适宜挤压加工安全温度区间在1165~1200℃;合金失稳存在两种形式:一种为形成绝热剪切带,另一种为完全动态再结晶晶粒的异常生长;显微硬度随持久时间的延长先迅速提高而后趋于平稳,析出物以γ′为主,随着时间的延长析出物有所长大,但无有害相析出,具有较高的持久性能。

A-USC锅炉关键部件四种候选镍基合金烟气腐蚀行为研究

以700℃先进超超临界（A-USC）锅炉关键部件候选的4种镍基合金Inconel 740H、Nimonic 263、Alloy 617B、Haynes282为研究对象,在模拟燃用国产高硫煤的750℃烟气/煤灰腐蚀环境中,对4种合金进行了2 000h高温烟气腐蚀试验。结果表明：4种合金耐蚀性由高到低依次为Inconel 740H、Nimonic 263、Alloy 617B、Haynes 282。较高Cr、Al、Ti含量使得Inconel 740H具有最优耐蚀性。较高Mo含量使得Alloy 617B和Haynes 282腐蚀过程中生成大量挥发性腐蚀产物,导致这2种合金耐蚀性较差,而Haynes 282合金Cr含量相对较低,故其耐蚀性最差,并且讨论了相关腐蚀机理。

两种A-USC电站用候选合金的微观组织及演变规律

实现700℃超超临界技术的关键是开发能够在高参数条件下长期安全运行的材料。以候选合金中的典型代表Inconel740H及自主研发合金HT1为对象,通过热力学模拟、长期时效试验,结合显微组织表征、显微硬度测定等方法对合金组织及其演变规律进行了研究。结果表明:2种合金标准热处理后的组织均由奥氏体基体γ及γ’,M23C6、MC等析出相组成,其中γ’为合金的主要强化相。随着时效时间的延长,γ’粒子的粗化规律符合LSW熟化理论;在现时效过程中,无η、σ等有害相析出。随着时间的增加,合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动值较小,体现出较好的组织稳定性。

C-HRA-2合金在700 ℃先进超超临界(A-USC)锅炉煤灰/烟气环境中的高温腐蚀行为

采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分析了C-HRA-2合金在700℃的模拟先进超超临界(A-USC)锅炉煤灰/烟气环境中腐蚀48 h和120 h后表面氧化膜的微观形貌、物相组成和元素分布,并分析了C-HRA-2合金的高温腐蚀行为。结果表明:C-HRA-2合金表面氧化膜主要由外层氧化层、中间混合层和内层硫化物组成;最外层氧化层主要为低熔点的共晶硫酸盐,其下方存在尺寸不一的堎块状NiO层;中间层主要由铬的氧化物、硫酸盐和Mo_(2)S_(3)组成;内层硫化物主要为不连续分布的Mo_(2)S_(3),深入合金基体内部;煤灰与C-HRA-2合金中的钼元素反应,在合金表面生成钼酸盐,随着腐蚀时间的延长,镍不断被氧化,NiO层增厚,硫元素不断向内扩散,Mo_(2)S_(3)硫化物层厚度增加,腐蚀不断加剧。

Model Identification Based on Subspace Model Identification of Main Steam Temperature in Ultra-Supercritical Coal-Fired Power Unit

Ultra-supercritical(USC) unit is more and more popular in coal-fired power industry.In this paper,closed-loop identification based on subspace model identification(SMI) is introduced for superheated steam temperature system of USC unit.Closed-loop SMI is applied to building step response model of the unit directly.The parameters selection method is proposed to deal with the parameter sensitivity and improve the reliability of the model.Finally,the model is used in model identification of real USC unit.

超超临界参数机组的水汽品质控制

通过研究超临界条件下水汽物理特性,比较了常见杂质在不同参数的水汽条件下的溶解与沉积特性,说明了在超超临界参数机组中各部件可能发生的沉积危害和严格控制水汽品质的重要性,简述了超超临界条件下蒸汽的高温氧化特性及其危害。在总结我国超临界机组多年来的运行经验和国外近年来超超临界机组水汽品质控制技术的基础上,提出了我国超超临界机组发展过程中应该采用的凝结水处理方式及其控制指标,水汽品质控制方式,运行中盐类、腐蚀产物控制及水蒸气高温氧化的控制与监测方面的建议,提出了超超临界机组化学监督的主要方向和重点。

电厂锅炉单耗分析模型及其应用

根据单耗分析理论,将锅炉各受热面的工质吸热量视为不同的热产品,分析生产这些热产品所经过的从燃料到理论燃烧温度下的烟气热流,再到实际燃烧放热温度下的烟气热流,最后到热产品具有的工质热流共3个不可逆热力学过程及其附加燃料单耗,建立了一套完整的电厂锅炉单耗分析模型;并针对某超临界机组系统及其热力参数,在热力计算的基础上,进行了锅炉单耗分析.结果表明:工质在省煤器吸热获得热流是最小的,其效率最低;从理论上证明了锅炉省煤器的概念名不副实,它的存在成为燃煤火电机组发电效率进一步提高的制约因素.

单耗分析理论与超(超)临界机组机炉参数匹配问题研究

本文简要介绍了能源利用的单耗分析理论,并将其应用于锅炉和发电机组,推导出其第二定律效率。结果显示锅炉不仅取决于其热效率,更重要的是取决于其热产品的品位。省煤器一直是锅炉必备设备,但分析发现其间工质吸热过程是发电厂热力循环的低温部分,称之为省煤器名不副实,它的存在甚至成为机炉参数优化匹配、提高锅炉和发电机组第二定律效率的制约因素。因此本文根据单耗分析理论,提出去掉锅炉省煤器,并开展了机炉参数优化配置问题研究,探讨了进一步提高机组发电效率的途径。

超超临界火电机组用铁素体耐热钢的研究现状

高铬铁素体系耐热钢是超超临界火力发电机组用的关键材料,对其近年来的技术发展进行了综述,着重介绍了钢中合金元素钨、钴强化作用的研究成果,并指出了今后的发展方向。

超超临界锅炉管用T92/P92钢研究进展

T92/P92钢凭借优异的综合性能,现已成为超超临界机组锅炉主蒸汽管道的主要用钢。综述了近期国内外学者对T92/P92钢的研究概况,重点总结了材料的原始组织状态、蠕变或时效过程中的相变过程、材料强化机理、蠕变寿命预测及长时蠕变强度过早降低的原因,并对今后该领域的一些研究工作进行了展望。

超超临界机组HR3C不锈钢蒸汽侧氧化层的微观结构和生长机理

对华能玉环电厂运行了5400h和23400h的HR3C末级再热器管取样,对蒸汽侧氧化层的结构、形貌和微区元素分布规律进行了研究。结果发现,随着氧化的深入,HR3C蒸汽侧氧化层由二层结构发展成为四层结构,靠近氧化层的基体金属中的贫Cr是氧化层生长的捷径。探讨了HR3C蒸汽侧氧化层的生长机理。

国产和进口P92耐热钢显微组织、拉伸和蠕变性能的对比

在对国产大口径P92耐热钢管进行650℃时效处理后,研究了其显微组织、拉伸性能和蠕变性能,并与进口P92钢进行了对比。结果表明:国产P92钢在化学成分、显微组织、拉伸性能以及蠕变特性等方面均符合ASTM A335、GB 5310-2008和EN10216等相关标准的要求;与进口P92钢相比,国产P92钢在时效过程微观结构并未发现明显异常,只是Laves相的粗化速度相对较快,这是国产P92耐热钢蠕变性能低于国外P92钢的原因之一。

620℃超超临界二次再热机组用S31042钢力学性能及组织演化

为评估S31042钢在620℃超超临界二次再热机组中的适用性,研究了华能安源电厂600℃/620℃/620℃超超临界二次再热机组高压高再S31042锅炉管在服役17367h过程中力学性能、断口形貌特征及微观组织演变。结果表明:服役后S31042钢力学性能良好,且随服役时间延长,室温屈服强度、650℃屈服强度、布氏硬度均呈上升趋势,与备品管相比服役17367h后各项指标分别上升25.5%、46.3%和20.46%。冲击韧性在服役初期迅速下降,之后趋于稳定。服役后显微组织未见明显老化,S31042的析出相包括固溶处理未溶解的一次MX相、一次Z相和新析出的M23C6型碳化物、二次Z相,服役后主要强化相为M23C6和二次Z相,M23C6主要分布于晶界及晶界附近晶内,Z相主要分布在晶内,服役17367h后,晶界M23C6长大至400~650 nm,细小的Z相均匀分布于晶内,并未发现σ相析出,讨论了微观组织演变对力学性能变化的影响。综上所述,S31042钢可满足620℃超超临界二次再热机组高压高再力学性能及微观组织的相关要求。

富铜纳米析出相在18Cr9Ni3CuNbN奥氏体耐热钢中的时效强化

采用SEM、TEM和3DAP(原子层析技术)的综合分析方法并结合显微硬度测试对18Cr9Ni3CuNbN(超级304)奥氏体耐热钢的商用钢管650℃长期时效后的样品进行分析。结果表明,超级304钢时效1 h后Cu原子即发生偏聚形成富Cu偏聚区为随后的富Cu相析出做好成分上的准备(浓度起伏),随时效时间的延续富Cu原子偏聚区中Fe,Cr,Ni等原子浓度不断稀释并扩散到基体中,Cu的浓度不断增长而逐渐成为富Cu相中的最主要的组成元素。富铜相在时效初期以几个纳米的小颗粒弥散析出,在长大过程中满足扩散控制的抛物线规律,且长时间与基体保持共格关系,即使到650℃,10000 h长期时效后富Cu相仍保持在30 nm左右的小尺寸而发挥其优异的弥散强化效果。

蒸汽温度700℃超超临界锅炉受热面选材研究

报道了蒸汽温度700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面部件的材料性能,分析了12Cr1Mo VG,T23,T24,T91,T92,T122,VM12 SHC,TP347H,TP347HFG,Super304H,TP310HCb N,Sanicro25,HR6W,617Mod和740H管子制造700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面的适用温度范围,提出了700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面选材建议。

超超临界二次再热机组用S30432钢的力学行为及组织演化

为了评估内壁喷丸S30432奥氏体不锈钢在620℃机组的适用性,结合扫描电镜、透射电镜等研究了国内某超超临界二次再热机组某末级过热器S30432锅炉管在服役17367h过程中力学性能、断口形貌特征、内壁蒸汽氧化膜结构及显微组织演化过程。研究结果表明:随服役时间增长,S30432在拉伸性能和布氏硬度值均较为稳定,各项特征参数仅在小范围内波动,室温冲击值缓慢下降,合金塑性有所降低,变形的不均匀性增加。截止14176h,S30432内壁氧化皮总体致密连续,最大厚度不超过1?m;主要强化相富Cu相弥散分布于晶内并缓慢长大至约25nm,晶界碳化物M23C6数量逐渐增多,但依然呈项链状排列。综上可知,内壁喷丸S30432可满足620℃超超临界锅炉末级过热器力学性能和微观组织的相关要求。

超超临界机组自力式液动高加给水三通阀关闭瞬态动力学分析

建立了超超临界机组自力式液动高加给水三通阀关闭瞬态动力学方程式,并采用MATLAB编程求解了动力学微分方程式,计算得到了三通阀关闭速度、关闭时间等重要特征参数。计算表明液动阀在毫秒级的时间内完成从静止到加速过程,此后以恒定速度完成阀的关闭。液压缸在35MPa高压差的作用下,最大阀芯最大关闭速度约为0.9m/s;液压缸进出口管径的大小对阀关闭时间有着重要的影响,应在合理设计进出口管径基础之上再选择适当的调节阀,以便精确控制阀关闭时间。

燃煤发电技术发展展望

未来相当长一段时间燃煤发电仍是我国最重要的发电方式,资源、环境和气候变化对燃煤发电的可持续发展带来了严峻的挑战。大型高参数机组具有发电效率高,污染控制和技术推广容易,经济性和可靠性高等特点,是未来一段时间煤电技术发展的主流方向;大型IGCC发电技术系统复杂、造价昂贵,但其在高效和环保等领域具有巨大潜力,是煤电领域值得探索的方向;循环流化床锅炉是一种能使用劣质煤种的清洁燃烧技术,是未来我国燃煤发电技术重要的补充;在新的环保标准下,烟气除尘、脱硫、脱硝以及脱汞等技术需要新的发展,以适应更为严格的标准;燃煤电厂CCUS技术是未来大规模减排CO2重要的技术选择之一,但是能耗高和长期安全封存的难测性是该技术面临的两个最大挑战。

一种先进超超临界火电机组用Ni-Fe-Cr基高温合金的热变形行为

通过不同变形参数下的等温压缩实验,研究了一种Ni-Fe-Cr基高温合金的热变形行为及动态再结晶机理。结果表明,合金的流变应力随着变形温度的降低或应变速率的升高而增大,而动态再结晶比例随着变形温度的降低或应变速率的升高而降低,但受温升效应影响,应变速率高于1 s-1时,动态再结晶比例随着应变速率的升高而升高。合金合理的热变形温度为1100~1200℃,应变速率为0.01~0.3 s-1。热变形参数对合金的动态再结晶机理产生影响,高温低应变速率变形时,合金的主要再结晶机理为以晶界弓弯为主要特点的非连续动态再结晶,而低温高应变速率变形时,以晶内亚晶发展为主要特点的连续动态再结晶也发挥重要的作用。