高温过热器
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高温过热器改造施工方案背景概述高温过热器(High-Temperature Superheater)是一种用于蒸汽发生器中增加蒸汽温度和压力的重要设备。
在电力、化工、石油、冶金等领域中都有重要应用。
传统的高温过热器通常采用铁合金、镍合金等金属材料制成,但在高温、高压下,这些材料易发生腐蚀、变形等问题,加速了设备的老化和失效,需要不断更换和维修,还会影响设备的运行效率和安全性。
为了克服这些问题,研究人员提出了一系列高温过热器改造技术,如采用耐热陶瓷材料、复合材料、高分子材料等,以提高设备的耐压、耐热、抗腐蚀等性能,减少维护成本,延长设备寿命,提高设备的安全可靠性。
本文将讨论一种新型高温过热器改造技术的施工方案,以期为相关企业和技术人员提供参考。
技术原理本方案采用碳纤维增强陶瓷基复合材料(CFCC)制造高温过热器。
CFCC是将碳纤维与陶瓷基体复合而成的一种高强度、高温应力下性能稳定的材料。
采用CFCC制造高温过热器可以提高其耐热性、抗腐蚀性、机械强度、硬度等性能,从而提高设备的运行效率和安全性。
具体原理包括以下几点:1.复合材料中的碳纤维能够吸收和分散部分机械应力,从而提高材料的强度和硬度。
2.陶瓷基体具有高温稳定性和抗腐蚀性,可以有效防止设备在高温、高压下的腐蚀和变形。
3.复合材料的热膨胀系数与金属材料相当,可以有效减少设备在升温降温过程中引起的变形和破损。
4.CFCC的耐热性能优异,可承受高温至2000°C以上,因此适用于高温环境下的过热器。
施工方案1.设计制造根据实际需求,确定高温过热器的尺寸、形状和材料要求。
采用CAD等软件设计出高温过热器的结构和制造图,选择CFCC材料进行制造。
可以根据具体情况,选择现有的CFCC材料生产厂家进行定制生产,也可以自行生产。
2.制备材料制备CFCC需要使用碳纤维、预氧化陶瓷纤维、增强石墨等原材料。
首先将碳纤维与预氧化陶瓷纤维进行混合,再加入少量的增强石墨,制成硬化混合物。
7 高温过热器的计算7.1 高温对流过热器结构尺寸 7.1.1管子尺寸 425d mm φ=⨯ 7.1.2冷段横向节距及布置 40L n = (顺列,逆流,双管圈) 7.1.3热段横向节距及布置 39R n = (顺列,顺流,双管圈) 7.1.4横向节距 195mm S = 7.1.5横向节距比 11 2.262dS σ==7.1.6纵向节距 287mm S = 7.1.7纵向节距比 22 2.07dS σ==7.1.8管子纵向排数 28n = 7.1.8冷段蒸汽流通面积 222*0.06424nL Ld f n m π== 注:n d 单位:m下同7.1.9热段蒸汽流通面积 222*0.06284nR Rd fn m π==7.1.10平均流通截面积()/20.0634pjLRff f=+=7.1.11烟气流通面积 2(7.68790.042) 5.4323.3Y m F =-⨯⨯= 7.1.12冷段受热面积 2**( 5.6)237L L z pj pj d m n n l l m H π=== 7.1.13热段受热面积 2**( 5.6)231R R z pj pj d m n n l l m H π=== 7.1.14顶棚受热面积 27.68(0.70.61)10.06LD m F =⨯+= 7.1.15管束前烟室深度 0.7YS m l =7.1.16管束深度 0.61GS m l = 7.1.17辐射层有效厚度 124*0.9(1)0.188s d m πσσ=-= (注:d 单位:m )7.2高温过热器的热力计算7.2.1进口烟气温度 'GG ϑ=995 0C 查表4-7,凝渣管结构及计算第11项7.2.2进口烟气焓 'GG I = 11821.0703 KJkg查表4-7,凝渣管结构及计算第12项7.2.3进冷段烟气温度 'GGL t = 513.3248 0C 即屏出口蒸汽温度,查表4-6,屏的热力计算7.2.4进冷段烟气焓 'GGL I = 3405.5931 KJ kg即屏出口蒸汽焓,查表4-6,屏的热力计算7.2.5总辐射吸热量 '''f f GGNZQ Q== 157.4649 KJkg7.2.6冷段辐射吸热量 'f f LGGLGGLRLDH QQH H H=•++=237157.464978.0623723110.06⨯=++ KJ kg7.2.7热段辐射吸热量 'f f RGGRGGLRLDH QQH H H=•++=231157.464976.0823723110.06⨯=++KJ kg7.2.8顶棚辐射吸热量 'f f LD GGLDGGLRLDH Q QH HH =•++=10.06157.4649 3.313623723110.06⨯=++KJ kg7.2.9出热段蒸汽温度 ''GGR t = 540 0C (建议取额定值5400C )7.2.10出热段蒸汽焓 ''GGR i = 3476.45 KJkg查附录二中水和水蒸气性质表,按计算负荷下高温过热段出口压力P = 9.9 MPa (查表1-6)7.2.11出冷段蒸汽温度 ''GGL t =535 0C (先估后校) 7.2.12出冷段蒸汽焓 ''GGL i = 3461.158 KJkg查附录二中水和水蒸气性质表,按计算负荷下高温过热段出口压力P = 10.10 MPa (查表1-6)7.2.13第二次减温水量 2jw D = 2800 KJ h(取用)7.2.14减温水焓 JW i = 923.69 KJ kg 就是给水焓,按P =10.98MPa7.2.15进热段蒸汽焓 '''22()jw jw GGLJW GGRD Di i D D i -+==33461.158(220102800)923.6928003428.863220000⨯⨯-+⨯= KJ kg7.2.16进热段蒸汽温度 'GGR t = 524 0C 查附录二中水和水蒸气性质表,按计算负荷下高温过热段出口压力P =10.10 MPa (查表1-6)7.2.17冷段吸热量 '''21()()/jw j GGL GGL GGLD D Qi i D B =--=(2200002800)(3461.1583364.675)3428.86331642.3221--=662.281KJ kg7.2.18热段吸热量 '''1()/j GGR GGR GGRD D Qi i B =-=220000(3521.24753428.863)797.530131642.3221⨯-=642.329KJ kg 7.2.19高温过热器吸热量 11GGGGLD GGRD QQQ=+=663.6538+642.3231 =1305.9769 KJ kg7.2.20高温过热器对流吸热量 'D f GGGGGGQQQ=-=1305.9769-157.4649=1148.5129KJkg7.2.21顶棚对流吸热器 1GGLDD Q = 48 KJ kg (先估后校)7.2.22高温过热器出口烟焓'''D GGGG GG LF QI I I αϕ=-+∆•=11821.0703-1148.51290.9946+0.025225.44810535.0124⨯=KJ kg7.2.23高过出口烟气温度 ''GG ϑ= 883.7995 0C (查焓温表), 7.2.24烟气平均温度 '''()2GG GG PJ ϑϑϑ+== 10671.9588 0C7.2.25烟气流速(273)3600273jyPJyyV B WFϑ+=⨯⨯=31642.32217.7569(944.3998273)13.0488360023.3273⨯⨯+=⨯⨯ m s (其中Y V 见表2-9)7.2.26烟气侧放热系数dZSwC C Cαα=•••= 800.9410.9672.192⨯⨯⨯=20()WC m查《标准》线算图12(附录图8)7.2.27冷段蒸汽平均温度 '''()/2GGLPJ GGl GGL t t t =+=(513.3248535)524.16242+=0C7.2.28 冷段蒸汽平均比容 GGL v = 0.034 3Kg m 查附录二中水和水蒸气性表,按冷段进出口压力平均值PJ P = 10.15 MPa(查表1-6)7.2.29冷段蒸汽平均流速 2()(3600)jw GGLGGLPJ LD v D W f-=⨯=3(220102800)0.03431.952236000.0642⨯-⨯=⨯m s 7.2.30冷段蒸汽放热系数GGLα= 3404 20()WC m,odCα•查《标准》线算图15即(附录图11) 7.2.31热段蒸汽平均温度 '''()/2GGRPJ GGR GGR t t t =+= 5405245322+=0C7.2.32热段蒸汽平均比容 GGR v = 0.035 m s查附录二中水和水蒸气性质表,按冷段进出口压力平均值PJ P =10 MPa (查表1-6)7.2.33热段蒸汽平均流速 (3600)GGRGGRPJ RD v W f=⨯⨯=3220100.03534.058736000.0628⨯⨯=⨯ m s 7.2.34热段蒸汽放热系数GGRα= 38000.923496⨯= 20()WC m,odCα•查《标准》线算图15即(附录图11)7.2.35三原子气体辐射减弱系数0.78 1.60.1)(10.37)1000pjQ TK +=-0.1-)(1-1217.39980.371000⨯)=24.711(.)m MPa7.2.36三原子气体容积份额 r = 0.2360 查表2-9烟气特性表7.2.37灰粒的辐射减弱系数H K =88.6804=1(.)m MPa 注:h d 单位:m μ7.2.38烟气质量飞灰浓度 Yμ= 0.0134 3kg m查表2-9烟气特性表7.2.39烟气的辐射减弱系数Q H YK r K K μ=+=24.710.236088.68040.01347.0199⨯+⨯= 1(.)m MPa7.2.40烟气黑度 a =1kpse--=7.01990.10.18810.1236e-⨯⨯-=7.2.41冷段管壁灰污层温度1()3.6j GGGGLHBGGL GGLPJ LQB t t H εα••+=+=131642.32211305.9769(0.0043)3404524.1624717.31843.6237⨯⨯++=⨯0C ,其中:0.0043ε=7.2.42热段管壁灰污层温度 1()3.6j GGGGRHBGGR GGRPJ RQB t t H εα••+=+==131642.32211305.9769(0.0043)3404532 3.6237⨯⨯++⨯=759.89110C ,其中:0.0043ε=7.2.43冷段辐射放热系数FGGLα=22.04 20()WC modCα•查《标准》线算图19即(附录图12)7.2.44热段辐射放热系数FGGRα=23.12 20()W C modCα•查《标准》线算图19即(附录图12)7.2.45修正后冷段辐射放热系数0.250.071273[10.4((]1000))GGLPJ YS F GGL FGGLGSt l l αα+=+• =0.250.07524.16242730.722.04[10.4((]10000.61))+⨯+•=33.255420()W C m 7.2.46修正后热段辐射放热系数0.250.071273[10.4((]1000))GGRPJ YS F GGR FGGRGSt l l αα+=+• =0.250.075322730.723.12[10.4((]10000.61))+⨯+•=31.964620()W C m 7.2.47冷段传热系数11GGL GGL GGLK ψαααα•==+105.447434040.65105.44743404⨯⨯=+66.4814 20()W C m (其中ψ—热有效系数,对烟煤ψ=0.65。
浅谈锅炉过热器结焦和爆管原因分析及措施【摘要】本文介绍了锅炉高温过热器结焦导致过热器发生大面积爆管的案例,通过分析,找出导致爆管的原因,并通过改造锅炉燃烧器、更换蒸汽吹灰器、调整煤粉细度和进行空气动力场的模化试验,避免爆管事故的再次发生,确保锅炉稳定运行。
【关键词】锅炉;高温过热器;结焦;爆管;措施广汇新能源有限公司动力站4x600t/h锅炉是由华西能源股份有限公司设计制造的。
锅炉型号为DGJ600/9.81-Ⅱ3,自然循环汽包炉,燃烧器四角布置切圆燃烧,固态排渣,设计煤种为褐煤。
在#1锅炉运行四个多月后,锅炉高温过热器发生了大面积爆管的事故。
锅炉停运后,对#1炉进行了全面检查,检查发现:高温过热器管束的迎风面上粘有很长的灰焦,高、低过热器之间积有大量的积灰,见图1;高温过热器爆管破口处呈刀刃状,最薄处约0.15mm,破口是纵向分布的大裂口,长约26mm,最宽处约7.0mm,破口周围有大面积磨蚀现象为刀削状,见图2。
目前,各国有着不同的指标判别煤的沾污性能,这里以德国EVT公司采用的计算公式来说明此煤种的沾污性能。
此公式考虑了煤中硫含量的大小对沾污性的影响。
实验表明:煤中含硫量的增加与受热面沾污加剧成正比关系。
公式如下:当Kv值小于4时,沾污较轻;当Kv值大于4时沾污较重。
此煤种S含量的变化区间在0.19~0.96之间,Kv值在2.26~4.72之间,故对锅炉受热面沾污影响较大,造成锅炉在较短时间内使高温过热器处形成粘结性积灰,当高温过热器管排之间结渣和积灰封堵了大部分的烟气流通截面后,则在水平烟道方向形成了烟气走廊,造成烟气流速大于设计值,烟气流速增大时,飞灰颗粒对管壁的撞击力、冲刷力加大,磨损加快。
我们知道,飞灰磨损量与烟气流速的三次方成正比,即烟气的流速增加1倍,磨损速度增加7倍。
由此可见,烟气流速对高温过热器受热面的磨损起决定性的作用。
锅炉飞灰对受热面管壁的磨损大大加剧,使高温过热器处管子磨损严重,受热面管壁变薄,终于承受不了工质的压力,而发生爆管,泄漏的蒸汽又呲薄了管壁,最终导致大面积爆管的发生。
锅炉高温过热器爆管原因分析及措施摘要:合理地配置供热热源,优化选择工业锅炉容量和台数,同时优化运行调整模式,是解决锅炉低负荷运行问题的有效措施。
通过爆口宏观形貌分析、化学成分分析、显微组织观察、力学性能试验,认为T91钢高温过热器早期失效的原因是管子内存在异物堵塞,管子长期过热后加速老化,性能下降,最终导致爆管,分析堵塞原因并提出了相应对策。
通过对化学成分、力学性能、金相、能谱、扫描电镜结果的分析诊断,找出了高温过热器爆管失效的原因,提出了预防措施。
关键词:锅炉高温;高温过热器;爆管原因引言高温过热器管作为锅炉四大管道之一,其作用是将饱和蒸汽定压加热到过热蒸汽。
过热器是锅炉最复杂的受热面,受热面管壁温度高,管内蒸汽温度高,高温烟气除了受热面进行对流换热外,还对受热面进行辐射换热。
当受热面受到烟气腐蚀、高温腐蚀或者锅炉结构不当导致受热面管内壁通流流量减小时,往往会使部分管壁超过许用温度,热稳定性下降,甚至造成受热面管壁过热、爆管等。
过热器对锅炉的安全性和经济性有着重要意义,它的运行工况不仅决定着主蒸汽品质的高低,而且关系着锅炉的安全运行。
1锅炉高温过热器爆管的重要性锅炉受热面管寿命受其煤质质量、烟气流程条件、运行工况、汽水品质的影响,爆管事故较多。
据统计,2009年由于燃煤紧缺,煤质大幅下降,锅炉实际燃用的煤种严重偏离设计煤种,造成锅炉运行工况变差,致使锅炉因超温、高温腐蚀、磨损等原因爆管不断,全年牡丹江第二发电厂7台机组,锅炉受热面共发生了9次爆管事故,其中#7炉高温过热器在短短的3天内发生爆管事故2起,严重影响机组的安全经济运行。
对其它受热面管不留死角的进行全面检查,并对有怀疑超温的高温过热器管进行取样分析。
由于整圈管子的质量已受其影响,表面过热起皮,受损严重,故对该圈管子更换处理。
建议合理布置受热面管壁温度测点,严格监视受热面管壁温度的变化,防止事故发生及扩大。
加强对高温过热器的外壁损伤宏观检查,对管屏变形情况及时矫正,防止损伤和变形部位受到局部过热,更换壁厚减薄严重的管段。
高温过热器传热特性及寿命分析摘要:近年来,各种类型的大容量火力发电机组不断涌现。
过热器内部是高温高压的蒸汽,又布置在烟温较高的区域,工作条件最为恶劣,易造成锅炉爆管;同时锅炉设备实行状态检修需要了解管子蠕变损伤的程度。
因此,分析过热器爆管的原因和蠕变损伤的机理,并对高温部件剩余寿命作出正确的评估,已成为保证火电厂安全运行和提高经济性的关键课题之一。
本文通过研究高温过热器的传热特性,分析了高温过热器爆管的原因,并介绍了高温腐蚀对爆管的影响,而且按工质流程逐个对微元段进行热力计算,掌握高温过热器壁温分布情况,以便于从根本上减少爆管发生率。
同时根据拉——米参数式确定蠕变断裂时间,对过热器剩余寿命进行预测,以延长电厂的检修周期,提高电厂的经济性。
关键词:过热器;爆管;腐蚀;壁温计算;寿命分析Abstract:In recent years, various types of large-capacity thermal power generating units will continue to emerge.Inside the superheater there is steam with high temperature and high pressure, at the same time the superheater is in the region where the flue-gas temperature is higher, so the superheater’s working conditions are most poor, resulting in the explosion of boiler pipes easily.Meanwhile in order to overhaul the boiler equipment on the basis of operating condition,it is necessary to know about the tubes’ creep damage extent. Therefore, the analysis of reasons for superheater explosion and creep damage mechanism ,also to assess the remaining life of high-temperature boiler parts correctly, have become one of the key projects that guarantees safe operation of thermal power plants and improves the economical efficiency.This paper analyzes the reasons for high-temperature superheater blasting via the research on heat transfer characteristics of high-temperature superheater, and puts emphasis on illustrating the effects that high-temperature corrosion have on the superheater explosion.In addition, according to the flow path of work substance,it conducts the thermodynamic calculation of small tube section separately ,grasping the wall temperature distribution of high-temperature superheater, in order to reduce the rate of tube explosion radically. At the same time the creep-rupture time is determined by Larson-Miller Parameter,and the remaining life of superheater can also be predicted ,which will be used to extend the maintenance cycle and improve the economy of thermal power plants.Keywords:Superheater; Tube Explosion; Corrosion; Wall Temperature Calculation; Life Analysis1 引言随着我国电力工业建设的迅猛发展,各种类型的大容量火力发电机组不断涌现,锅炉蒸汽参数的提高,使得过热器和再热器系统成为大容量锅炉本体设计中必不可少的受热面。
火力发电厂锅炉高温过热器管泄漏原因分析及防治摘要:高温过热器管作为火力发电厂锅炉四大管道之一,其作用是将饱和水蒸汽均匀加热,使其成为过热蒸汽。
在锅炉中,过热器是最多样化的受热面。
受热面管壁和管内蒸汽温度较高。
高温烟尘在受热面上进行辐射源换热和对流换热。
当受热面受到高温、烟尘的腐蚀,或锅炉结构不科学,无法降低受热面管腔内总载流量时,通常会导致部分管壁温度超过要求温度,热阻降低,甚至导致受热面管壁温度过高、爆裂,过热器立即危及锅炉的合理性和安全系数。
其管理不仅危及主蒸汽质量,而且与锅炉运行安全密切相关。
关键词:火力发电厂;锅炉高温过热器;管泄漏原因;防治1电厂锅炉高温过热器管泄漏原因1.1焊渣堵塞由于焊疤堵住了高温换热器管进口管的节流阀孔,减少了排水管中的制冷材料,短时间内温度过高导致T91管段爆裂。
管道中的异物应由机械设备清除。
分析异物的形态,可能是火焰分裂管道时产生的高温金属氧化物,然后分析取出异物的成分。
由于异物的严重空气氧化及其松散的结构,无法找到光谱分析仪无损检测技术规定的高密度明亮洁净方案。
因此,检验结论只有一定的参考作用。
1.2磨损现象造成磨损的原因有很多:首先,烟尘流速过快。
整个磨损过程主要是粉煤灰磨损。
明显的磨损程度与飞灰速度和管道负荷有关。
因此,飞灰速度越大,热表面磨损越严重。
飞灰引起的磨损常发生在循环流化床锅炉通过管道和锅炉进出口渣管的位置。
当锅炉超负荷运行时,大量天然材料将被点燃,导致烟尘量增加。
飞灰是烟尘的关键成分。
当流量过大时,飞灰的流量也会同时膨胀。
第二,灰粒磨损。
这里的灰粒是由于处理工艺不准确或改造不及时、保障措施不完善的颖壳和颖壳点火锅炉中的颖壳和颖壳点火引起的。
灰颗粒本身会磨损烟管。
一段时间后可能造成损坏和渗水。
第三,机械设备磨损。
如果发生火灾,位于锅炉防火门窗处的锅炉本体可能因误操作而磨损。
这种磨损是机械设备的磨损。
1.3脆性断裂有泄漏的连续高温换热器管道承插焊缝为制造商焊缝,位于热危险区。
电厂高温加热器的作用电厂高温加热器的作用电厂高温加热器是燃煤、燃气等能源电厂中的一个重要设备,其作用是将燃料中的水分蒸发掉,提高燃烧效率,确保电厂的正常运行。
一、高温加热器的工作原理高温加热器一般采用冷烟气冷却水壁来达到加热的目的。
在电厂锅炉系统中,燃料与空气混合后在燃烧区域燃烧,燃烧产生的高温烟气通过燃烧室进入高温过热器。
在过热器内,烟气与加热面(也就是水壁)之间进行交换热,将烟气的热量传递给水壁,使水壁中的水被加热蒸发。
这样,烟气的温度就被降低,达到节约能源和保护环境的目的。
二、高温加热器的功能1. 蒸发水分:在燃料中,水分含量相对较高。
高温加热器通过加热作用,将水分蒸发掉,提高燃烧效率。
蒸发掉水分还可以减少燃料的重量,从而减少燃料的运输成本。
2. 提高燃烧效率:高温加热器可以提高锅炉的燃烧效率。
在高温加热器中,烟气与水壁之间进行交换热,使烟气中的热量被传递给水壁,从而使烟气温度降低,温度降低的烟气进入锅炉其他部分进行燃烧,可以提高燃烧效率。
3. 节约能源:高温加热器的作用是通过最大限度地利用烟气中的热能来加热水,从而提高燃烧利用率,达到节约能源的目的。
这不仅减少了环境污染,也降低了电厂的运行成本。
4. 保护锅炉:高温加热器不仅能蒸发掉燃料中的水分,还能减少燃烧产生的烟气中的脱碳物质和灰分物质的沉积,减少锅炉管道内的积灰量,延长锅炉的使用寿命。
5. 保护环境:高温加热器通过提高燃烧效率和减少燃料的消耗,减少了燃烧过程中产生的有害气体的排放,对保护环境具有重要意义。
尤其在如今环保意识高涨的时代,电厂高温加热器的作用不容忽视。
三、高温加热器的类型高温加热器根据工作原理和结构不同可以分为众多的类型,常见的有直管式高温加热器、U型高温加热器和辐射式高温加热器等。
直管式高温加热器结构简单,烟气流动阻力小,传热效果好,但容易堵塞。
U型高温加热器由长直管和U型回旋管组成,能够增加传热面积,提高换热效率。
辐射式高温加热器采用辐射热交换原理,烟气通过辐射管与加热面进行传热,具有体积小、重量轻、结构简单等特点。
***********************锅炉高温段过热器管束更换项目施工组织设计一、指导思想1、坚持理论联系实际,一切从实际出发,本着“质量为本、信誉至上、科学管理、精心施工、用户满意”的原则,组织工程的施工工作。
2、认真贯彻执行我国国家政策,执行现行的技术规程、规范、法规、条例,遵守招标文件中安装通用条款3、严格执行公司质量管理体系,贯彻本公司质量手册及程序文件,提高职工的质量控制。
4、加强安全管理,加强安全施工制度,杜绝安全事故。
5、安装中推广使用新工艺,提高机械化施工程度,安全文明施工,创优质工程。
二、编制依据1、《锅炉受压元件焊接技术条件》 JB/T1613—932、《火力发电厂焊接规程》DL/T 869;3、《电力建设施工及验收技术规范》SDJ1245(锅炉机组篇)4、《电力施工质量检验及评定标准》1996年版;5、《电力建设安全工作规程》DL/5009.1-2002;6、《锅炉管子技术条件》JB/T1611;7、《火力发电厂热力设备耐火保温检修导则》DL/T 936-2005;8、甲乙双方签订的安装合同;9、国家规定的现行的规程、规范;10、施工现场的实际情况;三、工程概况***********************************************************************************************************************************************************************************************************四、施工前的准备工作1、编制施工方案和施工流程;2、起吊装置安装并试验合格3、所有新设备合金钢管件及附件光谱分析4、施工照明准备5、施工机具准备6、施工人员安全教育7、特殊工种人员有效证件审查8、焊工焊前考试五、施工条件1、锅炉高温段过热器管束更换项目不涉及任何土地问题.2、所有元件的采购归甲方进行,施工单位的选择采取公开招标形式进行。