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1、华北电力大学本科毕业设计（论文）目 录摘 要iAbstractii第一章 前 言11.1 课题研究意义11.2 管道蠕变失效21.2.1 蠕变失效简述21.2.2 蠕变失效影响因素21.3 寿命损耗研究现状31.4 壁温方面简述41.5 岱海电厂介绍5第二章 寿命损耗评估72.1 寿命损耗评估开展概况72.1.1 日本的研究状况72.1.2 美国的研究状况72.1.3 欧洲的研究状况82.2 寿命损耗的影响因素82.3 寿命损耗评估的方法92.3.1 寿命损耗分数法则92.3.2 参数法计算蠕变断裂时间10第三章 锅炉受热面的壁温计算133.1 壁温测量方式133.2 壁温计算方面研究现状14
2、3.3 壁温计算具体过程153.3 壁温修正163.3.1 壁温修正意义163.3.2 氧化皮修正部分173.3.2.1 氧化皮简析173.3.2.2 氧化皮对锅炉运行的具体影响173.3.2.3 基于氧化皮存在修正壁温计算过程183.3.2.4 氧化皮厚度的测量计算20第四章 应力计算214.1 一次应力部分214.2 热应力部分22第五章 岱海电厂相关计算225.1 岱海电厂一期末级过热器总体描述225.2 岱海电厂测量方式简述235.3 实际计算数据275.4 相关计算部分275.4.1 实际情况壁温及修正计算275.4.2 实际应力计算285.4.3 实际修正壁温寿命损耗评估28第六章
3、 展 望296.1 寿命损耗评估方面296.2 壁温计算方面296.3 实际管理建议29第七章 总 结30结 语31参考文献32致 谢3328摘 要本文基于壁温修正的锅炉受热面寿命损耗评估，分析这个课题，拟通过对电站机组中长期工作在高温环境下的管道进行寿命损耗计算，来确定剩余寿命，优化运行方案。为得到更为准确的寿命损耗，本文定性定量的分析了寿命损耗的影响因素以及其计算方法，并针对寿命损耗计算中的壁温问题进行了深入探讨，分别于壁温的测量方面，计算方面，以及多因素修正壁温等方面做出了进一步的分析与研究。文章以内蒙古岱海电厂为例，结合带电厂一期工程末级过热器第一管排的具体结构参数及运行时的温度压力数
4、据等，计算管道壁温并对其进行了氧化皮存在时的温度修正，同时计算了其运行时的应力大小，基于此得出了修正壁温前后的寿命损耗评估差距值。得到了对实际运行有益的结论，可以为电站实际运行提供一定的借鉴。关键词： 寿命损耗 壁温 氧化皮 岱海电厂AbstractBased on the modified wall temperature boiler heating surface life loss assessment, analysis of this issue, the proposed long-term work through the power plant units in the hi
5、gh temperature environment of the pipeline life loss calculations to determine the remaining lifetime, optimal operation scheme. In order to obtain more accurate life loss, this qualitative and quantitative analysis of the impact of loss of life factors as well as the calculation method, and for the
6、 life loss calculations wall temperature discuss issues in depth, respectively, in wall temperature measurements, calculations , as well as multi-factor correction wall temperature, etc. to make further analysis and research.Articles in Daihai plant, for example, combined with a power plant project
7、final superheater specific structure of the first tube row parameters and run-time temperature and pressure data, calculate the pipe wall temperature and characterized by the presence of oxide temperature correction, and calculated the size of its operation, the stress, based on this wall temperatur
8、e correction obtained before and after the gap between the value of life loss assessment. Get the actual run useful conclusions can actually run the power station to provide a reference.Keywords: Service Life Loss temperature oxide Daihai plants第一章 前 言1.1 课题研究意义由于社会经济对电能的依赖，势必要求发电机组向着高参数，大容量和高自动化的方向
9、发展。在能源紧缺的大背景下，各火电厂为提高其自身的运行效率，近年来各机组的容量也在不断提高。在电站设备中，锅炉、汽轮机、发电机共称为电厂的“三大主机”。锅炉，在火电厂中作为一种能量装换的载体，是火电机组最重要的部件之一，在电站的运行中占据了重要地位。锅炉的容量大，结构复杂，系统涉及面广，因此锅炉运行的安全性直接影响了电厂运行的稳定性和经济性。同时，锅炉也是电厂设备中事故多发的地带，单纯的提高容量更会带来更多其他的运行事故。锅炉引发的问题引起了我国40%以上的非计划停机1并网电厂锅炉技术检测工会. 浅谈锅炉防磨防爆工作R. 江苏省:并网电厂锅炉技术检测工会, 2012.，其中受热面管道爆裂泄露等
10、问题更是占据了锅炉事故的70%2康英伟, 刘勇. 1025t/h锅炉后屏再热器失效分析J. 电站系统工程, 2004, 1(6)。我们通常说的四管爆漏即指水冷壁管道、过热器管道、再热器管道和省煤器管道，受热面管道的安全稳定运行一直是电厂需要保证的重要环节，也是威胁电站发电设备安全稳定运行的主要因素，对经济性的影响更不容小觑。各种大容量超临界锅炉在运行时发生爆管，不仅会直接造成巨大的经济损失,而且在爆管区域附近的大片管子受损，更会导致连续爆管的隐患之一，严重影响着热电站锅炉的安全运行。在实际运行中，我们应建立正确的寿命的计算模型，为以准确的推测出高温受热面的真实寿命损耗，高温受热面管道寿命损耗评
11、估也是各电站安全经济运行的核心与关键。寿命损耗的影响因素有很多，由于高温受热面管道的失效方式主要为蠕变现象，管道是否超温是寿命评估的基点。目前的测温技术均为炉外测温，不能技术准确的测量到炉子内部管壁的真实温度，所以对于壁温部分要进行计算。在计算壁温的同时，我们知道在长期高温服役的管子中，由于含氧工质和管道的作用，会令管道产生氧化皮。氧化皮自身存在一部分热阻，这部分热阻带来的绝热效果会严重影响之前温度的计算，所以对计算所得壁温要进行一定的修正才能更好更准确的评估寿命损耗，保障安全运行。本文拟通过对岱海电厂一期工程末级过热器的管道进行壁温计算与修正，并同时对其管道的运行寿命损耗进行计算、分析和总结
12、，以便于电站实际运行中的高温受热面管道金属壁温检测、监督、寿命预测等工作更好开展。1.2 管道蠕变失效1.2.1 蠕变失效简述在火电站的运行中，其发电机组的大多数部件的工作条件为高温高压，长期在此环境下工作，管壁金属会缓慢发生塑性形变，在高温下则会表现为蠕变现象。蠕变现象主要有温度、应力和金属工作时间三个要素影响。火电厂中的高温部件例如，主蒸汽管道、导汽管、高温联箱、汽缸、集汽三通等3林丽珍. 锅炉受热面管寿命评估的探讨J. 江西电力职业技术学院学报, 2005,1（4）部位更是蠕变的高发区，常常因为管道蠕变损伤而导致更为严重的事故。当然，在运行中，管道蠕变形变量有一定的检测要求。规定运行10
13、万小时后，主蒸汽管道高温蒸汽联箱管道的总变形量小于1%，汽轮机汽缸部分总变形量小于0.1%，过热器和再热器的合金管壁金属蠕变胀粗小于2.5%，碳钢管壁金则应小于3.5%。此外，各设备、各部件间同时还伴随着腐蚀、磨损等问题，最终导致金属材料的持久性、拉伸性能、脆性、韧性以及蠕变强度等各项性能变差恶化。同时长时间的高温服役，也会导致设备材料疲劳损伤，内部结构发生变化，例如蠕变空洞，腐蚀开裂，晶界聚集生长以及材料内部碳化物球化等问题4李育宏. 老化30CR2MOV汽轮机转子钢电化学行为的研究D. 华北电力大学（保定）:李育宏, 2004.。我们知道，作为能量转化的设备之一，锅炉的主要作用就是将燃料的
14、化学能转化为蒸汽的内能从而对汽轮机做功，锅炉的受热面结构由各类管圈组成。文献表明，管壁金属超温引起的爆管事故，会降低设备的可用率，令发电成本提高，不符合我们经济运行的前提。据资料显示，某电厂的WGZ670/13.7-4型号，武汉锅炉设计厂制造的高压中间再热自然循环锅炉，在运行了2万小时之后，高温过热器的58根管排，频频发生超温爆管事件，令机组无法正常运行，严重影响了电站的安全经济运行5邓广发. 新的锅炉高温对流受热面壁温计算软件的实际应用J. 热力发电, 2004, 37(4)。依据具体数据计算，600MW的机组若是每年爆管一次，每次的修复时间按5天计算，则至少会少发电7200万度电，若每度电
15、的价格为0.056元计算，折合人民币360万元。文献表明，冷态启动600MW机组，耗油速率180t/h，约72万元的油费6周细建. 大型锅炉过热器再热器炉内管子壁温的工程预测D. 山东大学:周细建 , 2008，同时还要支付修复的材料费用和人工的费用，经济损失相当巨大。由此可见，在爆管事故中，过热器和再热器造成的事故损失程度之高不可估量，不仅影响了安全运行，同时更制约着经济效益的提高。1.2.2 蠕变失效影响因素（1）运行状况因素影响。在所有影响管道失效的因素中，运行状况影响最为直接。主要分为：第一，蒸汽的品质不过关导致的管内结垢，最终导致管壁过热超温；第二，实际燃烧煤种与设计煤种不相符就会引起点火延迟，导致火焰中心上移；第三，吹灰器故障的问题会引起管子结渣、积灰，导致管间吸热不均；第四，磨碰问题，例如管屏与定位夹和夹持管之间存在碰磨现象，导致管壁磨损，壁厚减薄；第五，减温器运行情况，若其故障，会导致屏式过热器和高温过热器的运行效果变差；第六，管子服役时间过长；第七，管子内壁积垢或者氧化，其生成物的绝热作用会带来超温；第八，燃煤煤质，若燃煤的灰分过高的会加剧运行期间管子
