超超临界电站锅炉水冷壁管横向开裂原因分析

煤电机组锅炉受热面的频发性开裂和失效是制约机组灵活高效运行的重要因素之一。利用宏观检查、金相实验、微观形貌分析、能谱分析、硬度检测等方法,深入研究超超临界电站锅炉水冷壁管横向开裂问题,分析问题产生原因,阐明水冷壁的开裂机理,提出了缓解水冷壁热膨胀、热疲劳的运行调整建议,完成燃煤机组灵活性调峰安全评价创新实践。

基于ANSYS的列管和螺旋绕管水冷壁外压屈曲分析

干煤粉气流床气化炉的炉膛多为水冷壁结构,炉膛外侧环隙压力大于炉膛压力,异常工况需要紧急泄压时,炉膛因承受负压可能导致屈曲失稳变形。使用ANSYS软件,对列管式和螺旋绕管式两种结构的水冷壁进行线性特征值屈曲分析以及非线性屈曲分析。线性特征值分析结果表明,两种结构水冷壁都具有类似短圆筒的特性,相同工况下螺旋绕管水冷壁的临界失稳压力是列管式水冷壁的约2.5倍;目前工程中,影响结构非线性屈曲性能的主要因素为几何形状偏差,非线性屈曲分析结果表明,在工程极限允差下非线性临界载荷降低至特征值屈曲临界载荷的60%。本研究可为圆筒形水冷壁的结构设计提供参考。

超超临界锅炉垂直水冷壁温度场的数值计算

建立了超超临界锅炉垂直管圈膜式水冷壁温度场的计算模型,采用有限容积法进行温度场数值计算及程序设计,并针对玉环电厂1000 MW超超临界直流锅炉变压运行的实际工况,对其垂直管圈膜式水冷壁的温度场进行了计算及分析,为超超临界直流锅炉垂直管圈水冷壁的设计及运行监测提供了可靠的理论依据.计算结果表明:在不同负荷下,膜式水冷壁截面的炉膛向火侧温度最高,在低负荷时向火侧管外壁温度最高,而在高负荷时向火侧鳍端温度最高;在最低直流负荷下,管外向火侧外壁温和内壁温沿管子高度方向均没有发生壁温飞升;在不同负荷下,水冷壁管截面最大温差及管截面最高温度均低于水冷壁金属容许的温度值;在锅炉启动及运行时,应监测膜式水冷壁向火侧管外壁的温度和鳍片温度.

600MW超临界循环流化床锅炉水冷壁动态特性的研究

以集总参数法为基础,建立了超临界循环流化床锅炉水冷壁动态特性的数学模型,并进行二次建模,得到了能够直接用数值积分法求解的动态方程组.开发了动态特性仿真程序,该程序能对不同负荷工况下,当燃料量、汽轮机进口阀门开度、给水流量与温度发生扰动时的水冷壁动态特性进行计算,为锅炉设计和安全运行提供了依据.对我国自主开发的1台600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉,在30%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)和100%BMCR负荷工况下,当流量、压力、进口焓值、热负荷发生变化时的水冷壁动态特性进行了计算,得到过冷段长度、压力、出口焓值、工质温度与金属壁温的响应特性.结果表明:在扰动发生一段时间后,响应参数均趋于稳定不变,说明流动系统是稳定的,水冷壁设计和运行是安全可靠的.

超超临界塔式炉T23水冷壁早期失效分析

对国内多台超超临界塔式炉T23水冷壁早期失效案例进行了统计,对典型失效管样进行宏观和微观分析,测试接头的力学性能,在此基础上分析失效机理及主要影响因素。研究结果表明,失效是由于焊缝产生横向裂纹,裂纹沿晶界扩展。初步判断裂纹性质为楔形蠕变裂纹。合金过饱和固溶使焊缝处于高硬度水平是产生楔形蠕变裂纹的内因,水冷壁密集焊缝结构使接头部位的拉伸应力增大,它与内压应力叠加提供了裂纹形成和扩展的力学条件。降低焊缝硬度和细化晶粒有利于避免失效。

超大容量超超临界锅炉的发展趋势

介绍了国际上超临界和超超临界技术的发展历程 ,分析了超临界和超超临界技术发展过程中出现的主要问题及其发展趋势。在分析与比较超临界和超超临界锅炉关键技术的基础上 ,指出了我国超大容量超超临界锅炉技术的发展方向。表 1参

水冷壁管受热面失效分析

通过电子探针、能谱和Ｘ射线衍射等多种分析技术系统分析某电厂锅炉水冷壁管发生局部腐蚀的原因．结果表明，腐蚀产物中硫含量很高，局部区域超过２０（ｗｔ％），产物主要由铁的氧化物和硫化物组成．水冷壁管受热面腐蚀主要原因是高温硫腐蚀．

600MW超临界W火焰锅炉燃烧特性及水冷壁分布参数混合模拟

以东方锅炉600MW超临界W火焰锅炉为研究对象,从非预混燃烧、气相湍流、颗粒相轨道模型、辐射传热、煤粉挥发分燃烧等模型入手,运用计算流体力学软件FLUENT进行了计算流体力学(CFD)模拟,同时建立了炉膛水冷壁一维分布参数模型,将其得到的水冷壁温度分布作为CFD模拟的边界条件,通过两种模型的混合模拟,得到了更为准确的基础工况和变负荷工况下炉膛内温度场、流场、组分浓度场的分布特性,并分析了炉内煤粉燃烧规律的变化。

模糊层次分析法在电站锅炉高温腐蚀影响因素定量分析中的应用

针对高温腐蚀影响因素间的模糊性和不确定性,采用模糊层次分析法(FAHP)进行试验分析,通过对各影响因素两两间隶属度的判别,并结合现场试验,构造反映人们思维判断与客观事实一致性的模糊矩阵,定量计算出某电站锅炉水冷壁高温腐蚀各影响因素的权重指标,找到了对锅炉水冷壁高温腐蚀影响最大的因素,并进行了针对性的燃烧调整.半年后的停炉检查发现,水冷壁高温腐蚀现象得到了改善.

超临界锅炉不熄火降压法蒸汽吹洗

叙述华能沁北电厂一期工程2×600MW国产化超临界机组锅炉起动调试采用不熄火降压法吹管的情况。实践证明,采用该方法时水冷壁水动力工况稳定,水冷壁、过热器以及再热器管壁不超温,运行人员操作的复杂程度大大简化。其成功应用可为类似水冷壁结构及起动系统直流锅炉蒸汽冲洗提供参考。

直流锅炉水冷壁热敏感性的研究

针对锅炉扰动工况下水冷壁的安全问题,根据汽液两相流阻力分相流模型,建立了直流锅炉水冷壁热敏感系数定量计算表达式,基于C++Builder分析程序研制了水冷壁热敏感特性分析软件.对1100 t/h直流锅炉水冷壁的热敏感系数进行了定量计算,并分析了热负荷、压力、质量流速等因素对流量敏感系数、压降敏感系数和出口焓敏感系数的影响规律.结果表明:在近临界压力区,锅炉热敏感性受外界扰动的影响最为剧烈.研究结果对防止水冷壁爆管,确保直流锅炉安全运行具有重要意义.

600MW超临界锅炉燃烧器区膜式水冷壁温度场的数值计算

基于有限元法对某电厂600 MW机组锅炉在不同超临界工况下燃烧器区膜式水冷壁的温度场进行了分析和计算.采用双线性四边形单元对水冷壁温度场进行剖分,分区段计算了向火侧的热流密度.依据水冷壁入口和出口工质的实际温度和压力,确定了管内工质温度及管内的对流换热系数,计算了超临界压力下不同工况的水冷壁温度分布,并对造成水冷壁超温的原因进行了分析.对计算结果与实测值进行了比较,误差很小.

超临界直流锅炉螺旋管圈水冷壁流量分配及壁温计算

根据回路和节点所遵守的质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,建立了计算螺旋管圈水冷壁流量和壁温的数学模型.在此基础上,对1台350 MW超临界燃煤锅炉在不同负荷下的水冷壁流量分配及壁温分布进行了计算.结果表明:在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)、75%BMCR及30%BMCR负荷下,螺旋管圈水冷壁的流量偏差不超过±6%,工质出口温差不超过10 K,流量偏差和热偏差均较小;各负荷下管壁温度均处于管子的许用温度范围之内,锅炉运行安全可靠.

600MW变压运行直流锅炉水冷壁内螺纹管内壁换热特性的研究

本文阐述国产６００ＭＷ变压运行直流锅炉采用的φ２８×５．４１ｍｍ四头１２Ｃｒ１ＭｏＶ内螺纹管内壁换热特性的试验研究结果。试验参数范围为：压力Ｐ＝１３～２７ＭＰａ，质量流速Ｇ＝４００～１８００ｋｇ／ｍ２·ｓ，内壁热负荷ｑ＝２００～８００ｋｗ／ｍ２。蒸汽干度ｘ＝０～１．０。通过试验，得出了内螺纹管的壁温度变化规律和内壁换热系数的变化规律。根据试验数据总结出了内螺纹管内壁单相换热的准则方程和双相换热的准则方程，为锅炉的设计和运行提供了可靠的数据。

600MW超临界锅炉膜式水冷壁的热应力分析

建立了超临界锅炉膜式水冷壁的热应力场有限元计算模型。结果表明,鳍片限制管壁变形从而在接触面产生热应力,最大热应力值为1.301 GPa,而在水冷壁管的向火侧可自由膨胀导致此处的热变形最大,最大变形量为0.306mm;水冷壁最大热应力随管壁厚度的增大而增大,而随鳍片厚度的增大反而减小,厚度每增加1mm,最大热应力变化量分别为30MPa和40MPa,水垢厚度对水冷壁最大热应力的影响较小。

沙角C电厂3号锅炉水冷壁管爆管原因分析

沙角C电厂3号锅炉水冷壁发生蠕变胀粗爆管, 通过对爆破的锅炉水冷壁管进行外观检查及微观金相试验, 发现该管在破口处严重胀粗, 破口处显微组织为贝氏体加少量铁素体, 与正常组织完全不同, 是一种不完全的淬火组织。分析认为, 由于螺栓堵塞节流孔使该管水循环不良, 管子局部超温, 最终导致撕裂爆管。

超(超)临界压力锅炉垂直管屏水冷壁水动力与热偏差调整建议

垂直管圈超(超)临界压力锅炉一般都在水冷壁管入口安装节流圈,以调节工质流量,使其与对应区域的热负荷相匹配,但是该类型锅炉在投运后往往出现水冷壁节流圈结垢、水动力和热偏差,以致发生爆管.通过对水冷壁结构特点的分析,对爆管原因进行了研究,参考亚临界垂直管圈直流锅炉水动力调整经验,提出超(超)临界压力锅炉垂直管屏水冷壁系统改进和进行水动力调整的建议,即减少水冷壁管入口节流圈数量,在水冷壁管(屏)的入口安装调节装置以及加装水冷壁管屏的监视测点等.

某亚临界300 MW机组锅炉水冷壁爆管原因分析

某亚临界300 MW机组锅炉发生了水冷壁爆管事故。本文对水冷壁爆口的宏观特征进行了检查,采用光学显微镜对金相组织进行了分析,利用电子衍射能谱仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)对管内部垢层(腐蚀产物)的元素成分、物相组成进行了分析。结果表明,水冷壁爆口宏观特征表现为"窗口"状脆性断裂,向火侧结垢量较大,垢层底部金属管壁存在明显的腐蚀减薄现象,垢层底部金属发生严重脱碳,并伴有大量沿晶裂纹,该水冷壁管爆管由垢下氢腐蚀引起。为了保障该锅炉安全运行,提出对水冷壁管进行无损检测,更换水冷壁管,进行专门的查定试验有效降低水冷壁管内壁结垢速率,同时应加强水汽品质监测等建议。

某超超临界机组锅炉水冷壁管泄漏分析

通过宏观检查、金相分析、显微硬度测试以及金属当量温度计算,对某超超临界机组锅炉水冷壁管泄漏原因进行分析。分析结果表明,此次泄漏是由于水冷壁局部超温造成的。检查发现,蠕变裂纹在爆口尖端附近较多,而远离尖端处、爆口背火侧以及距离爆口一定距离的向火侧均未有裂纹;同时,胀粗沿水冷壁管向火侧进行,这是由于向火侧超温严重,且沿向火侧可以发生自由膨胀。

矩形鳍片膜式水冷壁辐射角系数的求解

文中结出矩形鳍片模式水冷壁温度场计算所必需的辐射角系数的求解方法，从而可求出表面热流密度分布的精确群。