高温高压锅炉管道弯头破裂原因研究

高温高压主蒸汽管和导汽管弯头部位是锅炉管系中最薄弱环节,在电站运行中常发生破裂。本文内对管道弯头损坏原因作了分析,指出用持久强度来作为弯头断裂寿命衡量的不适用性,并用试验证明:在管道制造过程中由冷弯或热弯所引起的预损对弯头断裂寿命降低有明显影响,弯管后+正火和回火或单独回火,能改善抗蠕变裂纹开裂和扩展能力,但已不能恢复到未弯前的性能。     

套筒式无推力补偿器的研制

一、管道热伸长补偿概述为了防止供热管道因受热伸长而发生变形和减少(或消除)因受热伸长而产生的应力,采取了分段设置固定支座并在两个固定支座之间设置管道补偿器(也称伸缩器)的技术措施。补偿方式很多,除利用管道走向及坡度的改变而形成的L形、Z形管段对热伸长作自然补偿外,专门采用的补偿器有方形、套筒式、波形、球形补偿器四种。方形补偿器是过去应用最广泛的补偿器。其优点是:可以在施工现场弯制、制造方便。运行中无泄漏,不需要维护。可应用     

电站锅炉主蒸汽管道堵阀处应力优化及处理

通过对主蒸汽管道的应力校核及应力优化计算,制定出了堵阀处优化处理方案。应力计算表明,该处理方案有效的优化了主蒸汽管道水平管段的应力水平,降低了堵阀出口处一次应力,为管道的安全运行提供了保障。     

当前电站锅炉高温管道的蠕变检测

介绍了锅炉高温管道蠕变失效过程中微观金属结构和宏观力学的基本原理。对目前在役的高压电站主蒸汽管道和再热汽管道 (热段 )蠕变现象进行了分析与探讨。介绍了电厂检测高温管道蠕变裂纹所采取的手段。阐述了高温管道安全评定和残余寿命的予测。     

电站锅炉过热器出口集箱应力计算及分析

本文利用ANSYS有限元分析软件，结合工程示范，对复杂应力状态下的高温集箱进行温度场和应力场的有限元分析计算，得出冷态启动、热态启动和甩负荷等危险工况下集箱热应力和内压应力的数值计算结果，并对热应力和内压应力进行了应力耦合，得到了集箱筒体三向主应力的实际分布状况和数值计算结果。本文研究成果为高温集箱安全状态评估和寿命预测提供了应力分析基础，为电站锅炉长周期运行安全保障关键技术及工程示范提供了强有力的技术支持。     

燃煤电站高温再热蒸汽管道动态和地震分析研究

以某660 MW燃煤电站高温再热蒸汽管道为例,利用CAESAR II应力分析软件对其进行了动态和地震态应力计算分析。为最大程度降低偶然荷载对整个管系和设备带来的冲击,在整个管线中增设了一些阻尼支吊架,增加了整个管系和设备抵抗偶然荷载的性能,保证了燃煤电站的安全运行。同时根据应力计算分析过程的特点,提出了动态工况和地震态工况之间的相互影响关系,为后续工程设计提供参考。     

定向结晶涡轮叶片低循环寿命分析及结构优化

为保证涡轮叶片的安全性,需要对叶片进行强度分析及寿命预测。以某定向结晶涡轮冷却叶片为例,首先采用三维流热固耦合方法获得叶片温度场分布,然后基于Hill屈服准则,对叶片进行热弹塑性应力应变分析,最后采用带平均应力修正的Morrow公式得到叶片低循环疲劳寿命,并基于计算结果,对局部区域进行结构优化结果表明:叶身与平台转接圆角吸力面前段(区域1)和吸力面尾缘段(区域2)温度高且应力大,将其作为考核点,两处区域低循环寿命分别为15 669和2 349。根据工程设计经验,对区域2提出了两种优化方案,其中大圆角设计(R=10)使该点等效应力降低9.9%,低循环疲劳寿命增加157.5%。     

电站锅炉再热系统动态特性数学模型的研究与应用

通过对电站锅炉再热器系统的分析,基于质量守恒、动量守恒、能量守恒、管道金属蓄热平衡方程和热力参数之间的关系式,建立了对流换热式再热系统的动态计算模型,并以600MW电站锅炉机组为例,将由模型计算得出的结果与实际运行数据分析比较,验证了再热器动态模型的精度和合理性,能够较好地反映机组的动态特性。研究结果将为机组动态过程的定量分析和仿真打下良好基础。     

蒸汽侧氧化膜对锅炉T91钢管蠕变断裂寿命的影响

建立了电站锅炉T91钢管蠕变断裂寿命计算模型,定量分析了蒸汽侧管壁温度和等效应力对T91受热管蠕变断裂寿命的影响,并对不同热负荷、不同尺寸受热管的计算结果进行了比较.结果表明:蒸汽侧氧化膜导致管壁温度升高是缩短部件蠕变断裂寿命的主要原因,等效应力增大是次要原因;受热管的蠕变断裂寿命随蒸汽侧氧化膜厚度的增加呈抛物线缩短;随管子热负荷的增加,蒸汽侧氧化膜对受热管蠕变断裂寿命的影响程度加剧;蒸汽侧氧化膜对外径较小的厚壁管子蠕变断裂寿命的影响较大.     

临界状态下弯管段浓相气力输送的两相速度分布

以气固两相流动实验中常用的玻璃微珠为输送物料，利用二维Dual PDA系统，测量弯头半径为600mm、输送管道水力直径为25mm的方型截面弯管段内的气固两相的速度，获得了临界输送状态下3个有代表性截面上的二维时均速度和脉动速度分布规律。     

循环流化床锅炉过热器爆管诊断分析

叙述锅炉过热器爆管的诊断方法,并以某电厂1#CFB锅炉低温过热器管弯头爆裂为例,经对爆管宏观检查,确定过热器弯管裂纹产生原因为热疲劳裂纹。并对过热器弯管进行金相、化学成分和应力分析,其主要原因是材质问题,导致机械性能下降,在烟气冲刷作用下过热器弯管明显减薄,最终在蠕变变形和弯曲残余应力共同作用下导致过热器管弯头开裂。     

大容量电站锅炉受热面管子的可靠性设计与寿命评定

以传统的设计方法为基础，提出了大容量电站锅炉受热面管子的振动和强度可靠性设计方法以及寿命的评定方法。在振动可靠性设计方面，把卡门漩涡频率和声学驻波频率处理为随机变量，使用概率设计法确定锅炉尾部受热面振动设计的可靠度。在强度可靠性设计方面，把锅炉受热面管子的外径、壁厚、管内压力、材料强度等设计量根据实际处理为随机变量，使用可靠性分析技术确定锅炉受热面管子强度设计的可靠度。在寿命评定方面，对锅炉受热面管子的寿命数据进行统计分析，确定锅炉受热面管子的平均寿命。通过对锅炉受热面管子壁厚的监测和跟踪，确定锅炉受热面管子的剩余寿命。给出了水冷壁、过热器、再热器和省煤器管子强度可靠性设计的实例、管式空气预热器管束振动的可靠性设计实例和锅炉过热器管子寿命评定的实例。表1参9     

超临界机组的合金管蒸汽侧氧化膜生长与剥落研究进展

超临界机组高温合金管氧化膜剥落问题是困扰机组安全与经济运行的难题,严重制约了机组蒸汽参数和效率的提高。特别是,在超临界机组采用给水加氧处理方式(OT)后,奥氏体不锈钢管内壁氧化膜大面积剥落事故屡见不鲜,尤以TP347H合金管为甚。本文总结了近年来国内外针对超临界机组合金管氧化膜研究的进展及相关成果,首先介绍了超临界蒸汽环境中合金管氧化机理和原子迁移机制,综述了铁素体和奥氏体合金表面氧化膜的形貌特征,分析了蒸汽溶氧对氧化膜生长速率、形貌和缺陷的影响。氧化膜完整性是决定合金抗腐蚀性能的重要因素,但在机组运行过程中氧化膜应力破坏了氧化膜完整性。进一步总结了国内外氧化膜应力和剥落研究的数值分析及实验研究情况,为我国超临界机组氧化膜剥落故障诊断研究提供参考。     

对苏制TⅡ-82型锅炉过热器再热器寿命损耗率计算

电厂中由于锅炉的壁温及使用寿命监测手段比较落后,锅炉四管爆裂问题经常发生,尤其是锅炉过热器和再热器,而过热器和再热器超温爆管直接影响到机组的安全运行和经济性,因此电厂中对锅炉过热器再热器壁温和寿命损耗率的计算显得很重要。对苏制TII-82型锅炉过热器再热器的寿命损耗率的计算进行了研究,根据文中提出的锅炉过热器再热器寿命损耗率计算的模型,以某电厂的1号炉为例,最后计算出寿命损耗率=0.22141,为以后能够开发一套能准确计算锅炉过热器再热器壁温及寿命预测的在线监测与故障诊断系统提供了基础。     

Experimental thermal behavior of a power plant reheater

The process conditions of power plant components subjected to high pressures and temperatures are essential to determine their remaining life, availability and efficiency. It is, therefore, expedient to pay special attention to critical components, such as superheater and reheater heat exchangers, headers, and main and reheated steam lines. In this paper, on-line and off-line variables of a power plant reheater that has presented problems of thickness losses and repetitive tube fissures are studied. The fissures are associated with the effect of a thermal–mechanical mechanism. Off-line measurements were taken of the following variables: pressure, temperature, velocity and composition of the gases. On-line instrumentation was completed by the installation of specific thermocouples to ascertain the temperatures in the tubes outlet. Various angles for the fuel inlet of the burners and variations in the number and location of the working burners were also assayed. As a consequence of this analysis, it can be deduced that there are important differences in the outlet temperature of the reheater tubes that decrease for lower powers. Finally, it is pointed that a non-uniform distribution of the steam flow in the reheater might be the cause of the problem.     

高温过热器壁温测试及计算

过热器超温爆管是造成火电机组非计划停机的重要原因之一。为全面掌握过热器壁温状况，在410t/h超高压锅炉上实时采集了炉内壁温及炉外壁温的变化情况。在考虑炉膛出口三维烟温，烟速分布的情况下，建立了过热器炉内壁温分布的计算模型，编写了基于MATLAB语言的三维可视化计算程序。可通过此程序计算得到对流过热器各个管排各部位管壁温度分布，并以图形的方式显示烟温、烟速、及过热器管壁温度的立体分布，将理论计算结果与试验进行了比较，符合较好。     

Assessment of the Superheater Ash Fouling Using a Numerical Model of the Superheater

ABSTRACT

Superheaters are high-temperature cross-flow heat exchangers. Steam flows inside the tubes, and the flue gas outside in a direction perpendicular to the axes of the tubes. However, they differ very substantially from the other heat exchangers operating at low temperatures. Superheaters are characterized by complex flow system and high tube walls temperature. Superheaters are among the most exposed to damaging pressure elements of steam boilers. Damage to the superheater causes about 40% of emergency shutdowns of boilers. The paper presents the boiler superheater model with distributed parameters, which is used to determine on-line the degree of superheater fouling by ash.     

Mathematical Modeling of Cross-Flow Tube Heat Exchangers With a Complex Flow Arrangement

The general principles of mathematical modeling of heat transfer in cross-flow tube heat exchangers with complex flow arrangements that allow the simulation of multipass heat exchangers with many tube rows are presented. The finite-volume method is used to solve the system of differential equations for temperature of the both fluids and the tube wall with appropriate boundary conditions. A numerical model of a multipass steam superheater with 12 passes is presented. The convection and radiation heat transfer on the flue gas side are accounted for. In addition, the deposit layer is assumed to cover the outer surface of the tubes. Comparing the computed and measured steam temperature increase over the entire superheater allows for determining the thermal resistance of the deposits layer on the outer surface of the superheater. The developed modeling technique can especially be used for modeling tube heat exchangers when detailed information on the tube wall temperature distribution is needed.     

过热器管束断裂分析

用有限元法对余热锅炉过热器管束与外管网系统进行了热应力计算分析,指出启动时为过热器管束受力最恶劣状态,外管网的布置刚度影响着过热器管束的寿命及安全运行。     

Estimation of metal temperature variations for scarred boiler tubes

Boiler tubes in a fossil-fuelled power station are subjected to erosion and corrosion that caused the tubes to become locally thinned or scarred. To avoid unscheduled tube failures and hence prevent large financial loss due to boiler shut-down and tube repairs, it is important to estimate boiler tube lives. Boiler tube lives are very sensitive to tube temperature. This paper describes the development of a non-dimensional parameter termed T^*. It is shown that T^* can be used to estimate the tube temperature variation in the scarred tube section. Also a method has been described for volume estimation and characterisation of a tube scar. This is important for more accurate tube life assessments.