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高壓鍋爐管講義|火力發電鍋爐用無縫鋼管評述|鍋爐管分析
  雙擊自動滾屏 發布者:www.zqaiao.com 發布時間:2019/10/21 閱讀:2860次 【字體:

高壓鍋爐管講義|火力發電鍋爐用無縫鋼管評述|鍋爐管分析

1.      前言

    國民經濟的快速發展及人民生活水平的提高都促使電力工業的發展,根據我國資源情況,現階段以及將來相當長一段時間,利博國際我國仍以火電為主。

我國現已系列設計制造12.5KW,20KW,30KW,60KW亞臨界,60KW超臨界(SC),60KW超超臨界(USC)和100KW超超臨界(USC)燃煤火力發電機組。

截止2009年底,我國發電裝機87407KW8.74KW),其中火電65205KW6.52KW,74.6%,水電19679KW1.96KW)占22.5%,核電908KW1%,汽電1613KW,占1.9%。

2009年發電量35964KW.h,其中火電為29867KW.h,占83%,水電為5127KW.h14%,核電為700KW.h,占1.9%,汽電為269KW.h,占0.7%,我國發電裝機容量和全年發電量居世界第二位。

我國年人均用電量為2696KW.h,相當于美國的1/7,日本的1/4,韓國的1/3.年人均生活用電量為380KW.h,相當于美國1/20,日本1/10,因此發展電力工業仍然是首要的、長期的任務。

預計2010年全國發電裝機容量為9.5KW。到2015年為12.5KW。到2020年為16KW以上,即十二五計劃,十三五計劃每年6000KW~7000KW計劃增加裝機容量。

2.      電站鍋爐介紹

2.1鍋爐概念及作用

鍋爐是一種生產蒸汽或熱水的動力設備,一般由“鍋”和“爐”兩部分組成。

鍋是指鍋爐的汽水系統。爐是指汽,煙及燃燒系統。

鍋爐組成:

鍋爐本體:爐膛、煙道、爐墻、構架

          受熱面(水冷壁,過熱器,再熱器,省煤器,頂棚管)

附屬設備:送汽機,引汽機,燃料制備系統,除渣系統。

2.2鍋爐作用:把燃料的化學能轉換成熱能,把熱能傳遞給鍋爐的水,將水變成蒸汽。變成高溫高壓的水蒸汽。通入汽輪機葉柵進入汽缸帶動汽輪機轉動,再帶動發動機的轉子轉動發出電。

2.3鍋爐的分類

按用途分:生活鍋爐、工業鍋爐、船舶鍋爐、電站鍋爐。

按燃料分:燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐。

按汽水流動:自然循環鍋爐、強制循環爐、直流爐。

按電功率分:50MW5KW)、125MW12.5KW

             200MW20KW)、300MW30KW

             600MW60KW)、1000MW100KW

按蒸汽壓力分:中壓鍋爐 3.8MPaP5.4MPa

              次高壓鍋爐 5.4MPaP9.8 MPa

              高壓鍋爐 9.8 MPaP13.7 MPa

          超高壓鍋爐 13.7 MPaP16.7 MPa

          亞臨界鍋爐 16.7 MPaP22.1 MPa

          超臨界鍋爐 22.1 MPaP27.0 MPa

          超超臨界鍋爐 P27 MPa或額定出口溫度≥590

注:水的臨界參數: Tc374.15  Pc22.129MPa

超臨界機組(SC P 24~26 MPa T 538~566

超超臨界機組(USC P 24.1~31 MPa T 580~610

(高效超臨界機組)HESC

2.4鍋爐內的水汽循環

2.5電站鍋爐發展史

20世紀30年代  2~4MPa  385~450  6000~25000千瓦機組

        40年代 10 MPa   510 5萬千瓦機組

        50年代 14 MPa   540~570 10~20萬千瓦機組

        60年代 17~18 MPa 540~570 20~60萬千瓦機組

20世紀60年代末~70年代 美國出現22 MPa、640℃超臨界機組。

當時美國用鋼系列:碳鋼 SA106B、SA106C、SA210C

                  鉬鋼 SA209T1a

                  -鉬鋼 T2、T11、T12、T22

                  不銹鋼 TP304H。

這時T22高溫強度不夠,T22TP304H異種鋼焊接問題造成接頭泄露,溫度高了,水冷壁爆管。使得超臨界機組無法運行就又回到540℃亞臨界。

20世紀70年代末80年代,美國橡樹嶺實驗室和美國燃燒工程公司在T9基礎上研制出T91管,解決了上述問題,鍋爐制造很快飛躍到超臨界、超超臨界。

     這說明了新材料的出現會促進生產,設備制造大步飛躍發展,生產和設備制造的發展又給冶金工作者提出新的高的要求。所以從事于材料工作,從事于冶金工作光榮而艱巨。

中國電站鍋爐制造發展:

1955      第一臺6000千瓦機組

1966年前    5萬千瓦機組

1974年                       20萬千瓦機組

1975年                       30萬千瓦機組

20世紀80年代引進美國C-E技術,生產30萬千瓦、60萬千瓦亞臨界機組。

20世紀80~90年代進口超臨界機組,60萬千瓦、80萬千瓦。

20世紀90年代引進超臨界技術。東鍋引進 巴布科克-日立技術

后運擴成生產超超臨界機組       上鍋引進阿爾斯通-CE技術

                               哈鍋引進日本三菱技術。

2.6火力發電機組發展趨勢

我國電力發展基本方針:提高能源效率,保護生態環境,加強電網建設,大力開發水電,優化發展煤電,積極發展核電,適度發展天然氣發電,鼓勵新能源發電。

火力燃煤發電,會帶來巨大的環境壓力,排放的煙氣中 SOX、NOX、CO2

并排出大量的灰渣和污水,酸雨,臭氧層破壞和大氣污染。

優化發展煤電,就是淘汰20KW以下小機組,發展60KW。特別是100KW以上的超臨界、超超臨界機組,配以常規的煙氣脫硫。

2.7電站鍋爐參數

額定蒸發量    t/h    再熱器進口溫度 

額定蒸汽壓力  MPa   再熱器進口壓力  MPa

額定蒸汽溫度       再熱器出口溫度 

                     再熱器出口壓力  MPa

2.8    我國火力發電機組參數,電廠效率及煤耗

機組MW

蒸汽壓力MPa

蒸汽溫度℃

電廠效率%

供電煤耗g/kw.h

中壓機組 12~25

3.5

450

27

460

高壓機組 50~75

9

510

33

390

超高壓機組 100~125

13

535

35

360

亞臨界機組 200~300

17

535

38

360

超臨界機組 600~660

25.5

566

41

300

超超臨界機組 600~1000

27

600

45

283.7

超超臨界機組 600~1000

30

600

48

265

高超超臨界機組 1000

 

650~700

57

215

3.      電站鍋爐常用鋼管種類及許用溫度

鋼類

小管

水冷壁、頂棚管

過熱器、再熱器、省煤器

大管

蒸汽管道 集箱 導管

鋼種

使用溫度 ℃

鋼種

使用溫度 ℃

碳鋼

20G、20MnG、25MnG

SA106B、SA106C、SA210C

480

450

20G、SA106B、SA106C

SA210C

430

 

 

 

15NiCuMoNbCuWB36

450

 

 

 

P1

500

鉬鋼

15MoG、20MoG、15Mo3

SA209T1a

530

 

 

鉻鉬鋼

12CrMoG、T2

540

P2、12CrMoG

510

T11、T12、15CrMoG

560

550

P11、P12、15CrMoG

550

540

T22、12Cr2MoG、10CrMo910

570

P22、12Cr2MoG

555

鉻鉬釩鋼

12CrMoVG

580

560~570

12Cr1MoVG

565

多元

合金耐

熱鋼

10212Cr2MoWVTiB

600

102

580

T23、T24

600

P23、P24

575

550

T9110Cr9Mo1VNbN

650

620~630

P9110Cr9Mo1VNbN

600

590

T9210Cr9MoW2VNbN

650

P9210Cr9MoW2VNbN

625

不銹鋼

TP304H

TP347H

TP347HFG

SUPER304H

650

 

 

HR3C

650~700

 

 

4.      電站鍋爐用鋼管要求

電站鍋爐使用的鋼管在高溫高壓下長期工作。并受高溫煙氣、水蒸汽的沖刷腐蝕。

4.1性能要求:①持久強度

              ②高溫抗氧化性,耐蝕性

              ③足夠的組織穩定性

              ④好的可焊性

              ⑤良好的冷加工性和熱加工性

              力學性能要求:抗拉強度 Rm   MPa

                            下屈服強度 Rel   MPa

                            斷后伸長率  A%

                            沖擊吸收能量   J

                            硬度      布氏硬度   HBW

                                      維氏硬度   HV

                                       洛氏硬度  HRc、HRB

4.2規格要求 外徑,壁厚,長度

4.3彎曲度、不圓度、壁厚不均

4.4表面質量

4.5化學成分

4.6金相組織

4.7工藝性能試驗、壓扁、彎曲

4.8無損檢驗 超聲波探傷按GB/T5777-2008 L2

4.9水壓試驗

5  2010年大口徑厚壁管需求

1.2010年全國估算生產8000萬千瓦電站鍋爐需20萬噸大口徑厚壁管

              碳鋼管  7萬噸左右

              合金鋼管     13萬噸左右(其中P91、P923.5萬噸)

規格分布:  Φ168~273       1.6萬噸左右

                     Φ273~335       1.6萬噸左右

                     Φ335~460         3.0萬噸左右

                     Φ460~720         10.0萬噸左右(其中P91、P92 2萬噸)

                     Φ720以上          3.8萬噸左右(其中P91、P92 1.3萬噸)

2.全國幾大鍋爐廠:  哈爾濱鍋爐廠有限責任公司

                                   東方鍋爐(集團)股份有限公司

                                   上海鍋爐廠有限公司

                                   武漢鍋爐股份有限公司

                                   北京巴威公司

八、2010年全國火力發電系統四大管道情況(估算安裝6000萬千瓦機組)

       1.主蒸汽管道

       使用鋼種 P91、P92、P122、SUPER304

       使用規格 內徑300~400mm,壁厚 30~70mm

       使用重量      2萬噸左右

       2.再熱蒸汽熱段管

       使用鋼種 P22、P91、P92

       使用規格 內徑450~700mm,壁厚30~70mm

       使用重量 1.6萬噸左右

       3.再熱蒸汽冷段管

       使用鋼種 SA106B、15Mo3G、20G、A672B0CL32(焊管)

       使用規格 550~810mm‘壁厚12~40mm

       使用重量 0.6萬噸

       4.高壓給水管

       使用鋼種 20G、SA106B、15NiMnMoNbCuWB36

       使用規格 外徑300~700mm,壁厚12~70mm

       使用重量 1.0萬噸

四大管道合計約需5.2萬噸


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