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      高壓鋼管在火電機組鍋爐中的應用

      作者: 來源: 日期:2020/2/29 10:22:52 人氣:0

      超超臨界火電機組鍋爐鋼管長期在高溫高壓腐蝕環境下工作,典型工況時鍋爐管內為的600℃和25.4MPa高溫高壓水蒸氣,鍋爐管外為多種高溫煤灰環境(向火面)。一般設計要求鍋爐管的使用壽命為30年。要求鍋爐鋼具有高熱強性、抗高溫流動超臨界蒸汽腐蝕、抗高溫煙氣氧化腐蝕、良好焊接性和冷熱成形工藝性。

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      產品簡介

      火電機組鍋爐關鍵承壓部件主要包括水冷壁、過熱器、再熱器、聯箱和蒸汽管道等,這些承壓部件運行在較為惡劣的工況條件下,是設計選材關注的重要部位,水冷壁用鋼一般應具有一定的室溫和高壓強度,良好的抗疲勞、抗煙氣腐蝕、耐磨損性能,并要有好的工藝性能,尤其是焊接性能。通常超超臨界機組鍋爐都采用膜式水冷壁。由于膜式水冷壁組件尺寸及結構的特點,其焊后不可能在爐內進行熱處理,故所選用的鋼材的焊接性至關重要。

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      火電機組鍋過熱器、再熱器在高參數鍋爐中所處的環境條件最惡劣,所用鋼材在滿足持久強度、蠕變強度要求的同時,還要滿足管子外壁抗煙氣腐蝕及抗飛灰沖蝕性能,管子內壁抗流動蒸汽氧化性能,并具有良好的冷熱加工工藝性能和焊接性能。過熱哭管、再熱器管的金屬壁溫一般可比蒸氣溫度高出達30~50℃(我國規定為50℃)根據目前已開發的鍋爐鋼及其獲得實驗數據,在燃煤含硫量很低、煙氣腐蝕性很小的情況下,對于超超臨界機組鍋爐的過熱器和再熱器,當壁溫≤600℃時,可選用T91鋼,當壁溫≤620℃時,可選用T92、T122、E911鋼,當壁溫≤650℃時,可選用NF12、SAVE12鋼。采用含硫量高腐蝕性大的燃煤時,當壁溫≤600℃時(蒸汽溫度≥566℃),過熱哭和再熱器應選擇TP304H、TP321H、TP316H、TP347H奧氏體耐熱鋼。而Super304H(S30432)和TP347HFC兩種細晶奧氏體耐熱鋼蠕變強度高,抗煙氣腐和抗蒸汽氧化性能更好,在超超臨界鍋爐過熱器、再熱器用鋼中得到了廣泛的應用。當壁溫當700℃時,過熱器、再熱器只能選用高鉻耐熱鋼NF709、SAVE25和HR3C等。

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      先進耐熱鋼是制造超超臨界火電機組的基礎,其重要性和戰略意義非常重要,根據鍋爐鋼的實際使用環境,先進鍋爐鋼制造的鍋爐管在高溫高壓下多種府蝕環境下長期服役,苛刻的應用環境對鍋爐鋼的性能提出了非常高的要求,同時對鍋爐鋼的生產和鍋爐管的制造工藝過程也有非常高的要求。對鍋爐鋼的一般性設計原則為;
      1、滿足部件工作溫度的需要;2、工作溫度下具有高的持久強度、蠕變強度或抗松馳性能;3、組織穩定,無常溫脆性和長期時效脆性;4、抗蒸汽氧化、煙氣腐蝕及應用腐蝕;5、易于冷、熱加工;6、異種鋼焊接工藝能保證其應有的性能及焊接現場工藝適應性;7、相對低的材料價格和制造成本。

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      超超臨界炎電機組鍋爐而熱材料可分為三大類:奧氏體型鋼、鐵素體型鋼(包括珠光體、貝氏體和馬氏體及雙相鋼)和耐熱合金。一般百言氏體型鋼比鐵素體型鋼具有更高的熱強性,但奧氏體型鋼的線膨脹系數大,導熱性能差、抗應力腐蝕能力低、工藝性能差,熱疲勞和低周疲勞(特別是厚壁件)性能也比不上鐵素體型鋼,且材料成本高。在蒸汽參數為700℃的超超臨界火電機組中,鍋爐的過熱器、再熱器和集箱等部件選用耐熱合金。

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      通常超超臨界機組鍋爐都采用膜式水冷壁。由于膜式水冷壁組件尺寸及結構的特點,其焊后不可能在爐內進行熱處理,故所選用的鋼材的焊接性至關重要。要在焊前不預熱、焊后不熱處理的條件下,滿足焊后熱影響區硬度不大于360HV10、焊縫硬度不大于400HV10的有關規定(TRD201),以保證使用的安全性。另外水冷壁管內介質是液—氣兩相流,管外壁又是爐膛燃燒時煤粉顆粒運動速度最快的區域,積垢導致的管壁溫升高和燃燒顆粒沖刷都是選用鋼材的要考慮的問題。隨著超超臨界機組鍋爐蒸汽壓力、溫度的升高,水壁溫度也會提高,例如在31MPa/620℃的蒸汽參數下,出口端的汽水溫度達475℃,投運初期中墻溫度為497℃,而垢層增厚后中墻溫度可升至513℃,熱負負荷最高區域管子壁溫可達520℃,管子的瞬間最高溫可達540℃;為滿足這咱高參數鍋爐水冷使用條件,在SA213T22鋼的基礎上,開發的T23(HCM2S)和和24(7CrMoVTiB10-10)的基本可用于蒸汽溫度620℃以下鍋爐水冷壁。

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