适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型

随着可再生能源大规模并网,传统火电机组作为调配能源的地位显著增强,这对锅炉灵活调峰运行的安全稳定性提出了更高要求。本文耦合烟气侧与工质侧传热,结合管壁温计算,形成水冷壁壁温分布耦合计算方法。同时,建立了用于确定还原性气氛下的燃料硫释放以及含硫组分的相互转化过程的SO_(x)生成模型。综合炉膛数值模拟、水冷壁壁温耦合计算以及包含时间维度的管壁高温腐蚀模型,提出了一种适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型并基于Matlab GUI开发了对应软件。选取一台超临界600MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,结果表明:采用壁温耦合计算模型和SO_(x)生成模型得到水冷壁的壁温分布和近壁面H_(2)S浓度分布准确度高,为水冷壁高温腐蚀的准确预测提供了良好基础。不同负荷下水冷壁高温腐蚀特征存在差异,壁面腐蚀程度整体上随负荷降低而降低。100%BMCR与75%THA负荷下前墙水冷壁燃烧器与SOFA之间的区域腐蚀最为严重,最大年腐蚀深度分别为276μm和233μm;50%THA与35%BMCR负荷下高温腐蚀深度在燃烧器区域的上部迅速增加至最大值,分别为224μm和256μm。多工况运行水冷壁高温腐蚀状态表现为各工况腐蚀状态的时空叠加。运用水冷壁高温腐蚀预测模型可实现通过锅炉运行参数和运行时间预测多工况下水冷壁高温腐蚀状态程度的时空分布。

水冷壁管接头开裂原因

某电厂发生锅炉水冷壁管开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试等方法分析了水冷壁管开裂的原因。结果表明:水冷壁管接头对接环焊缝焊接产生了残余应力,材料中存在焊接缺陷,在高温、高压环境下,缺陷逐渐扩展为孔洞,并对其他管壁造成冲蚀破坏,最终导致水冷壁管开裂。

计算机视觉的电站锅炉水冷壁缺陷检测方法

发电厂锅炉巡检可有效避免安全事故发生,针对现场巡检过程中,锅炉水冷壁巡检区域较大,部分区域检测困难问题,开发一种基于YOLOv3模型的水冷壁缺陷检测系统。无人机携带视觉采集装置,对豫能集团某电厂锅炉水冷壁进行图像采集,画面经压缩后实时无线传输到检测末端装置,采用YOLOv3算法对水冷壁数据进行分析,对模型重要参数进行调整并做出样本增广与平衡化改进处理,提高检测效果,共测出磨损、裂缝、氧化等106处失效部位,与人工检测对比,成功率达77.9%。该方法解决了在巡检区域大、部分区域检测困难问题,使大型电站锅炉在开展水冷壁检测方面实际付出的成本得到有效缩减。

水冷壁高温腐蚀原因分析

通过宏观分析、显微组织观察、扫描电镜与能谱成分分析和X射线衍射分析,对某电厂水冷壁向火侧进行高温腐蚀原因分析。结果表明:由于该锅炉采用四角切圆燃烧方式导致水冷壁局部高温;复合空气分级低NO_(x)燃烧系统导致部分燃烧器区域处于贫氧还原性气氛,使烟气中CO+H_(2)S浓度过高;锅炉入炉煤硫份超过设计值较多,形成高浓度的H_(2)S和SO_(2);水冷壁向火侧腐蚀以硫腐蚀为主。针对该锅炉水冷壁高温腐蚀问题,给出以下建议:控制入炉煤硫份,降低煤中的硫元素含量,减少H_(2)S和SO_(2)浓度;燃烧优化调整,采用侧边风技术,向炉膛内通入空气,降低水冷壁高温腐蚀区域的还原性气氛浓度,增加局部含氧量;在高温腐蚀严重的区域,对其水冷壁管进行防高温腐蚀喷涂处理,以增强其抗高温腐蚀性能。

锅炉水冷壁管失效分析

锅炉水冷壁管材料为20G钢,在320℃和10.3 MPa下使用约5年后外表面出现鼓包并泄漏。对失效的水冷壁管进行了宏观检查、化学成分分析、力学性能检测、金相检验、腐蚀产物分析及锅炉水质检测。结果表明:水冷壁管失效是由于锅炉水碱性超标从而发生高温碱腐蚀所致。

塑性混凝土咬合桩防渗墙变形机理研究

以大连湾沉管隧道南岸港池临时围堰工程监测数据为基础,建立了塑性混凝土咬合桩防渗墙数值计算模型,通过实测数据验证了模型的准确性,分析了不同影响因素下咬合桩防渗墙的变形演化规律,结论表明:水压力相比土压力对咬合桩变形和内力的影响更为显著,水压力增大导致桩身变形和弯矩增大,扰动临时围堰土体;土体坡度的影响较小,但土体坡度应逐渐放缓,不小于1∶1.5;桩长的变化对变形影响较大,较短的桩身未嵌固在岩石中,较长的桩身在桩顶出现最大位移;随着桩径增大,桩顶变形和最大弯矩逐渐增大,弯矩分布较为一致。

火电厂锅炉20G水冷壁管失效分析

通过宏观分析、显微组织观察、室温拉伸性能试验、物相分析和成分分析,对某火电厂锅炉20G水冷壁管爆管原因进行分析。结果表明:开裂起源于水冷壁管内壁,爆口及爆口附近壁厚存在明显的腐蚀减薄现象,爆口附近内壁显微组织为铁素体和珠光体,珠光体存在球化现象,沿晶界出现裂纹和氧化物。结合锅炉运行状况,推测水冷壁管在接焊缝两侧积垢聚集区产生局部氧腐蚀和氢腐蚀,是引起爆裂的主要原因。建议控制水质,做好停炉保护工作,减少炉管积垢,加强焊缝连接处壁厚的检测,及时更换不满足厚度要求的管路。

某700 MW锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及其防治措施

针对某电厂700 MW对冲式燃烧锅炉水冷壁腐蚀严重问题,对该锅炉高温腐蚀产生的原因进行了分析。在现场割取了腐蚀的水冷壁管,对其腐蚀垢层进行了X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDS)和扫描电镜(SEM)分析,结果发现腐蚀产物中主要含有ZnS、FeS、Fe_(7)S_(8)、Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH,推定此炉主要为硫化物型高温腐蚀,并制定了该锅炉的防治措施。

深水薄覆盖层区大型双壁钢围堰施工技术

以长沙香炉洲大桥索塔墩基础施工为依托,综合考虑桥址区的地质、水文、沿岸地形地貌、吊装能力等因素,对双壁钢围堰制造、下水、浮运、精确定位、着床等施工关键技术进行研究,提出竖向分节、水平成环接高、整体浮运、平台拉锚系统精确定位大型钢围堰施工工艺。工程实践证明,提出的深水薄覆盖层场域钢围堰精确定位施工成套技术是成功的,可为类似工程提供参考。

长时高温时效对T23水冷壁焊接接头CGHAZ微观组织的影响

通过高温时效方法分析了焊后未热处理T23水冷壁管焊接接头粗晶热影响区(coarse grained heat affected zone,CGHAZ)在服役过程中形成再热裂纹的微观机理,揭示了工程中未热处理T23水冷壁接头在机组启机后,短期运行容易发生开裂泄漏的内在原因.采用材料表征手段对未时效和高温时效处理后的水冷壁焊接接头CGHAZ硬度、微观组织、析出物物相等进行系统分析.结果表明,在530℃时效100 h后,CGHAZ硬度出现由晶内弥散强化导致的二次硬化现象,随着时效(运行)时间增加,CGHAZ硬度逐渐降低,但时效1000 h后,CGHAZ硬度仍有319 HV高于标准要求;在600℃温度下,随着时效时间的增加,CGHAZ硬度随之降低,组织回复、再结晶、马氏体板条宽化、位错密度降低、C元素及合金元素从基体析出等因素导致的CGHAZ硬度降低作用高于MX碳化物在晶内弥散析出导致的硬度升高,M_(23)C_(6)型碳(氮)化物在晶界、亚晶界逐渐析出和长大.

某电厂锅炉水冷壁管及表面电弧喷涂NiCr涂层高温腐蚀行为机理分析

在低氮氧燃烧技术及深度调峰技术广泛应用的背景下,锅炉水冷壁管在服役过程中的高温腐蚀失效更为严重。对比研究了取自某电厂锅炉水冷壁管及高速电弧喷涂PS45涂层管的高温腐蚀行为特征,利用SEM、EDS、XRD等手段对腐蚀表面形貌特征、腐蚀产物组成及腐蚀截面特征进行了系统分析。结果表明:高速电弧喷涂PS45涂层可有效提高水冷壁管的抗高温腐蚀性能,其表面腐蚀层厚度较小;在高温服役过程中,PS45涂层因其高Cr、Ni元素而表现出更好的抗腐蚀性能,其表面腐蚀产物层较薄,但涂层粒子间的微观孔隙会导致高温腐蚀反应的侵入,甚至导致涂层/基材界面处水冷壁管的直接腐蚀。

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。

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。

纳米高熵陶瓷涂层在超超临界1000 MW机组锅炉的防结焦耐腐蚀应用研究

针对某台超超临界1000MW机组燃用准东煤锅炉水冷壁出现的沾污结渣、高温腐蚀问题,基于锅炉的燃烧煤种特性、结焦状况以及腐蚀类型,开展了纳米高熵陶瓷涂层在锅炉后墙水冷壁燃尽风区域的工程验证试验。采用宏观检查、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱、摩擦系数及表面能测试等方法,分析了纳米高熵陶瓷涂层的使用效果,揭示了纳米高熵陶瓷涂层的防沾污结渣、耐腐蚀机制。试验结果表明,涂层在锅炉运行11个月后完好,表面无明显结焦物、无明显腐蚀凹坑,管壁未发生明显减薄。纳米高熵陶瓷涂层能够较好地解决锅炉水冷壁沾污结渣以及高温腐蚀的问题,为燃用准东煤锅炉的安全运行提供保障。

不带外置床的700 MW超超临界循环流化床锅炉失电后水冷壁安全计算分析

通过对某660 MW电厂失电事故过程中烟气温度、蒸汽温度及工质流量的变化规律进行分析,得到了炉膛密相区、过渡区及稀相区热负荷随时间的变化规律。在此基础上,以某700MW超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为对象,建立了失电事故发生后水冷壁内的流动传热计算模型,开发了以Fortran语言为基础的水冷壁内瞬态特性计算程序。分别对密相区、过渡区及稀相区进行分析,通过计算得到了失电后的水冷壁壁温及出口工质温度等热力参数的变化规律。计算结果表明:失电后水冷壁密相区出口的最高壁温为558.6℃,稀相区出口的最高壁温为579.6℃,不需要配备紧急补水泵来保证失电后水冷壁的安全。研究结果可为电厂处理超超临界CFB锅炉失电事故提供指导。

锅炉水冷壁管鳍片对漏磁检测影响的分析

漏磁检测技术可应用于锅炉水冷壁管内腐蚀缺陷的检测中,而锅炉水冷壁管的鳍片会对漏磁检测产生影响,因此,对有无鳍片的水冷壁管建立三维模型,分别分析缺陷处漏磁场的空间分布状况,并进行对比,最后开展了试验验证。试验结果表明:有无鳍片水冷壁管的漏磁场强度均随腐蚀缺陷尺寸的增大而增大,两者趋势相同;鳍片的存在会分走一部分磁场,使缺陷处的漏磁场强度减弱,漏磁信号变小,漏磁特征信号强度下降40%左右。试验能够为漏磁检测技术在锅炉水冷壁管中的应用提供理论支撑。

不同水分处理对甘平果实裂果及相关生理特性的影响

选取易裂果品种甘平作为研究对象,统计果实发育过程中不同土壤水分变化幅度及不同土壤相对含水量处理下裂果的发生率,检测各处理下树体及果实相关的生理指标变化,利用数据统计学探究其与裂果的相关性,进而解析水分调控对甘平裂果发生率的影响.结果显示,甘平裂果时间主要发生在盛花后120~150 d,即果实膨大期(每年7-8月),属于外裂果.水分控制试验结果显示,土壤相对含水量75%、变化幅度20%以内能有效控制裂果发生.与其他处理相比,75%土壤含水量下植株的光合速率最强,叶片和果实的相对含水量、水势、N、K和Ca含量显著增高,果实的总果胶、纤维素质量分数最高,而OFR,H_(2)O_(2),MDA的摩尔质量最低.相关性分析结果显示,叶片和果皮的水势和含水量、果皮细胞纤维素和总果胶的质量分数以及活性氧代谢与裂果率显著相关,推测在适宜的土壤含水量,植株能有效增强光合作用和抗逆性,进而通过增加果皮厚度和延展性增强果实的抗裂性.

超临界燃煤锅炉“螺旋-垂直”水冷壁水动力计算研究

超临界大容量、高参数锅炉是我国燃煤发电的重要发展趋势,主流的超临界锅炉大多采用螺旋-垂直型水冷壁,但其水动力特性及流量分配引起的运行事故常有发生。针对某典型的螺旋-垂直型水冷壁,根据水动力流动网络系统,结合质量和动量守恒进行水动力建模计算。根据锅炉水冷壁结构划分了流量回路,设置了压力节点,分段进行了阻力系数和流量计算,螺旋管中阻力系数越大,流量越小;而垂直水冷壁中阻力系数最大的管路(81~90回路)流量最少,阻力最小值在50~55号回路,但是后墙的流量较多,导致流量最大值在第71号回路。对于流量最小的水冷壁管路,容易造成超温爆管等问题,可适当增加管径,在安装过程中避免较大的焊瘤,从而保证锅炉运行安全。

基于改进灰狼算法优化双向长短时记忆神经网络的水冷壁壁温预测

提出一种基于改进灰狼(MGWO)算法优化双向长短时记忆(BiLSTM)神经网络的水冷壁壁温预测模型,灰狼算法采用非线性因子调整策略、自适应位置更新策略和动态权重修改策略进行改进以提升算法的全局寻优能力,利用改进灰狼算法优化BiLSTM模型的隐藏层数量、学习率和正则化参数以提高模型的预测精度,采用新疆某电厂的数据进行预测仿真,结果表明:改进后的算法预测精度更高,在机组升、降负荷时,均可以预测到壁温的变化趋势,模型的平均均方根误差相比于长短时记忆(LSTM)神经网络、BiLSTM模型分别降低了9.86%和3.69%,且可以提前预测到水冷壁壁温的超温情况,对于预防水冷壁超温有重要意义。

火电厂锅炉水冷壁焊缝泄漏失效分析

某12Cr1MoV水冷壁对接焊缝中部出现周向裂纹导致泄漏失效,为调查泄漏失效原因,对焊缝进行了宏观检查、磁粉检测、硬度检验、金相分析、全元素分析和能谱分析,并建立模型分四个阶段讨论了水冷壁焊缝泄漏失效的原因。研究表明:焊缝中夹杂的S元素是焊缝泄漏失效的主要因素,收缩拉应力为偏析在晶界的低熔点共晶物提供了形成沿晶热裂纹的条件,氧气的介入造成热裂纹的局部氧化,实际运行的综合应力使氧化的沿晶热裂纹多点扩展、融合,形成宏观裂纹,最终导致焊缝泄漏失效。