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高压锅炉管讲义|火力发电锅炉用无缝钢管评述|锅炉管分析
  双击自动滚屏 发布者:www.gshxwz.com 发布时间:2019/10/21 阅读:2767次 【字体:

高压锅炉管讲义|火力发电锅炉用无缝钢管评述|锅炉管分析

1.      前言

    国民经济的快速发展及人民生活水平的提高都促使电力工业的发展,根据我国资源情况,现阶段以及将来相当长一段时间,利博国际我国仍以火电为主。

我国现已系列设计制造12.5KW20KW30KW60KW亚临界,60KW超临界(SC),60KW超超临界(USC)和100KW超超临界(USC)燃煤火力发电机组。

截止2009年底,我国发电装机87407KW8.74亿KW),其中火电65205KW6.52亿KW,74.6%,水电19679KW1.96亿KW)占22.5%,核电908KW1%,汽电1613KW,占1.9%

2009年发电量35964亿KW.h,其中火电为29867亿KW.h,占83%,水电为5127亿KW.h14%,核电为700亿KW.h,占1.9%,汽电为269亿KW.h,占0.7%,我国发电装机容量和全年发电量居世界第二位。

我国年人均用电量为2696KW.h,相当于美国的1/7,日本的1/4,韩国的1/3.年人均生活用电量为380KW.h,相当于美国1/20,日本1/10,因此发展电力工业仍然是首要的、长期的任务。

预计2010年全国发电装机容量为9.5亿KW。到2015年为12.5亿KW。到2020年为16亿KW以上,即十二五计划,十三五计划每年6000KW~7000KW计划增加装机容量。

2.      电站锅炉介绍

2.1锅炉概念及作用

锅炉是一种生产蒸汽或热水的动力设备,一般由“锅”和“炉”两部分组成。

锅是指锅炉的汽水系统。炉是指汽,烟及燃烧系统。

锅炉组成:

锅炉本体:炉膛、烟道、炉墙、构架

          受热面(水冷壁,过热器,再热器,省煤器,顶棚管)

附属设备:送汽机,引汽机,燃料制备系统,除渣系统。

2.2锅炉作用:把燃料的化学能转换成热能,把热能传递给锅炉的水,将水变成蒸汽。变成高温高压的水蒸汽。通入汽轮机叶栅进入汽缸带动汽轮机转动,再带动发动机的转子转动发出电。

2.3锅炉的分类

按用途分:生活锅炉、工业锅炉、船舶锅炉、电站锅炉。

按燃料分:燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉。

按汽水流动:自然循环锅炉、强制循环炉、直流炉。

按电功率分:50MW5KW)、125MW12.5KW

             200MW20KW)、300MW30KW

             600MW60KW)、1000MW100KW

按蒸汽压力分:中压锅炉 3.8MPaP5.4MPa

              次高压锅炉 5.4MPaP9.8 MPa

              高压锅炉 9.8 MPaP13.7 MPa

          超高压锅炉 13.7 MPaP16.7 MPa

          亚临界锅炉 16.7 MPaP22.1 MPa

          超临界锅炉 22.1 MPaP27.0 MPa

          超超临界锅炉 P27 MPa或额定出口温度≥590

注:水的临界参数: Tc374.15  Pc22.129MPa

超临界机组(SC P 24~26 MPa T 538~566

超超临界机组(USC P 24.1~31 MPa T 580~610

(高效超临界机组)HESC

2.4锅炉内的水汽循环

2.5电站锅炉发展史

20世纪30年代  2~4MPa  385~450  6000~25000千瓦机组

        40年代 10 MPa   510 5万千瓦机组

        50年代 14 MPa   540~570 10~20万千瓦机组

        60年代 17~18 MPa 540~570 20~60万千瓦机组

20世纪60年代末~70年代 美国出现22 MPa640℃超临界机组。

当时美国用钢系列:碳钢 SA106BSA106CSA210C

                  钼钢 SA209T1a

                  -钼钢 T2T11T12T22

                  不锈钢 TP304H

这时T22高温强度不够,T22TP304H异种钢焊接问题造成接头泄露,温度高了,水冷壁爆管。使得超临界机组无法运行就又回到540℃亚临界。

20世纪70年代末80年代,美国橡树岭实验室和美国燃烧工程公司在T9基础上研制出T91管,解决了上述问题,锅炉制造很快飞跃到超临界、超超临界。

     这说明了新材料的出现会促进生产,设备制造大步飞跃发展,生产和设备制造的发展又给冶金工作者提出新的高的要求。所以从事于材料工作,从事于冶金工作光荣而艰巨。

中国电站锅炉制造发展:

1955      第一台6000千瓦机组

1966年前    5万千瓦机组

1974年                       20万千瓦机组

1975年                       30万千瓦机组

20世纪80年代引进美国C-E技术,生产30万千瓦、60万千瓦亚临界机组。

20世纪80~90年代进口超临界机组,60万千瓦、80万千瓦。

20世纪90年代引进超临界技术。东锅引进 巴布科克-日立技术

后运扩成生产超超临界机组       上锅引进阿尔斯通-CE技术

                               哈锅引进日本三菱技术。

2.6火力发电机组发展趋势

我国电力发展基本方针:提高能源效率,保护生态环境,加强电网建设,大力开发水电,优化发展煤电,积极发展核电,适度发展天然气发电,鼓励新能源发电。

火力燃煤发电,会带来巨大的环境压力,排放的烟气中 SOXNOXCO2

并排出大量的灰渣和污水,酸雨,臭氧层破坏和大气污染。

优化发展煤电,就是淘汰20KW以下小机组,发展60KW。特别是100KW以上的超临界、超超临界机组,配以常规的烟气脱硫。

2.7电站锅炉参数

额定蒸发量    t/h    再热器进口温度 

额定蒸汽压力  MPa   再热器进口压力  MPa

额定蒸汽温度       再热器出口温度 

                     再热器出口压力  MPa

2.8    我国火力发电机组参数,电厂效率及煤耗

机组MW

蒸汽压力MPa

蒸汽温度℃

电厂效率%

供电煤耗g/kw.h

中压机组 12~25

3.5

450

27

460

高压机组 50~75

9

510

33

390

超高压机组 100~125

13

535

35

360

亚临界机组 200~300

17

535

38

360

超临界机组 600~660

25.5

566

41

300

超超临界机组 600~1000

27

600

45

283.7

超超临界机组 600~1000

30

600

48

265

高超超临界机组 1000

 

650~700

57

215

3.      电站锅炉常用钢管种类及许用温度

钢类

小管

水冷壁、顶棚管

过热器、再热器、省煤器

大管

蒸汽管道 集箱 导管

钢种

使用温度 ℃

钢种

使用温度 ℃

碳钢

20G20MnG25MnG

SA106BSA106CSA210C

480

450

20GSA106BSA106C

SA210C

430

 

 

 

15NiCuMoNbCuWB36

450

 

 

 

P1

500

钼钢

15MoG20MoG15Mo3

SA209T1a

530

 

 

铬钼钢

12CrMoGT2

540

P212CrMoG

510

T11T1215CrMoG

560

550

P11P1215CrMoG

550

540

T2212Cr2MoG10CrMo910

570

P2212Cr2MoG

555

铬钼钒钢

12CrMoVG

580

560~570

12Cr1MoVG

565

多元

合金耐

热钢

10212Cr2MoWVTiB

600

102

580

T23T24

600

P23P24

575

550

T9110Cr9Mo1VNbN

650

620~630

P9110Cr9Mo1VNbN

600

590

T9210Cr9MoW2VNbN

650

P9210Cr9MoW2VNbN

625

不锈钢

TP304H

TP347H

TP347HFG

SUPER304H

650

 

 

HR3C

650~700

 

 

4.      电站锅炉用钢管要求

电站锅炉使用的钢管在高温高压下长期工作。并受高温烟气、水蒸汽的冲刷腐蚀。

4.1性能要求:①持久强度

              ②高温抗氧化性,耐蚀性

              ③足够的组织稳定性

              ④好的可焊性

              ⑤良好的冷加工性和热加工性

              力学性能要求:抗拉强度 Rm   MPa

                            下屈服强度 Rel   MPa

                            断后伸长率  A%

                            冲击吸收能量   J

                            硬度      布氏硬度   HBW

                                      维氏硬度   HV

                                       洛氏硬度  HRcHRB

4.2规格要求 外径,壁厚,长度

4.3弯曲度、不圆度、壁厚不均

4.4表面质量

4.5化学成分

4.6金相组织

4.7工艺性能试验、压扁、弯曲

4.8无损检验 超声波探伤按GB/T5777-2008 L2

4.9水压试验

5  2010年大口径厚壁管需求

1.2010年全国估算生产8000万千瓦电站锅炉需20万吨大口径厚壁管

              碳钢管  7万吨左右

              合金钢管     13万吨左右(其中P91P923.5万吨)

规格分布:  Φ168~273       1.6万吨左右

                     Φ273~335       1.6万吨左右

                     Φ335~460         3.0万吨左右

                     Φ460~720         10.0万吨左右(其中P91P92 2万吨)

                     Φ720以上          3.8万吨左右(其中P91P92 1.3万吨)

2.全国几大锅炉厂:  哈尔滨锅炉厂有限责任公司

                                   东方锅炉(集团)股份有限公司

                                   上海锅炉厂有限公司

                                   武汉锅炉股份有限公司

                                   北京巴威公司

八、2010年全国火力发电系统四大管道情况(估算安装6000万千瓦机组)

       1.主蒸汽管道

       使用钢种 P91P92P122SUPER304

       使用规格 内径300~400mm,壁厚 30~70mm

       使用重量      2万吨左右

       2.再热蒸汽热段管

       使用钢种 P22P91P92

       使用规格 内径450~700mm,壁厚30~70mm

       使用重量 1.6万吨左右

       3.再热蒸汽冷段管

       使用钢种 SA106B15Mo3G20GA672B0CL32(焊管)

       使用规格 550~810mm‘壁厚12~40mm

       使用重量 0.6万吨

       4.高压给水管

       使用钢种 20GSA106B15NiMnMoNbCuWB36

       使用规格 外径300~700mm,壁厚12~70mm

       使用重量 1.0万吨

四大管道合计约需5.2万吨


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