中高压电站锅炉炉管失效分析及风险评估研究

摘要

随着我国经济的不断发展，对于电力的需求也在不断增大，电力的持续生产和供应对经济的发展至关重要。而我国的电力来源主要是火力发电，作为我国火力发电的三大主要设备之一的电站锅炉的持续稳定的运行对经济的稳定快速发展意义重大。
　　但是据统计我国电站锅炉由于锅炉炉管失效而造成的非计划停机占总数的百分之四十以上，这给我国的电力生产造成了很大的困扰，需要我们有一套简便快捷的失效分析方法，能够在快速的恢复锅炉的正常运行的前提下，找出失效原因，同时避免同类事故的发生，并且需要有较好的锅炉检验方法，减少锅炉事故的产生，避免不必要的锅炉事故，防范于未然。
　　本文通过查测和分析诊断对12Cr1 MoV钢过热器管的失效情况有了深入地了解，发现12Cr1MoV钢过热器管失效的主要原因是炉管的材质存在问题，引发事故的直接原因是炉管表面产生氧化层，使得炉管的传热效率降低，产生热量集中，在氧化层处应力增大，而炉管材质错误强度不足最终形成破裂。根据过热器管的失效原因和失效的机理，可以知道该锅炉的管理方面存在问题，炉管的材质存在以次充好的现象，而且安装炉管之前没能够检测出来，同时炉管表面存在积灰没能够及时发现清理，最终形成氧化层影响炉管运行安全。
　　对20钢水冷壁管进行查测和分析诊断之后，发现20钢水冷壁管失效的主要原因是管内用水的质量不过关，杂质含量较高，在炉管内壁结上了较厚的一层水垢，使水冷壁管的导热效率降低，炉管在运行时向火处于超温状态，产生高温蠕变，使管径胀粗，之后形成爆口。根据水冷壁管的失效原因和失效的机理，可知该锅炉的水处理不过关，而且没有定期抽查供水成分，致使水冷壁管内部的水垢层逐渐积厚，最终阻塞管道形成破裂。
　　运用Solidworks flow simulation软件对炉管进行模拟分析，通过对炉管运行过程中的温度分布和应力分布情况进行分析，得出炉管较容易失效的部位有炉管的转角处、炉管表面积灰处、内壁结垢处等。
　　引进基于风险的检测技术对锅炉进行风险评估，探索应用RBI技术对锅炉炉管进行风险检测的方法。根据风险的计算公式风险=失效可能性×失效后果，对风险、失效可能性和失效后果进行定义，并介绍失效可能性的影响因素同类失效频率、设备修正系数、管理系统评估修正系数、剩余寿命修正系数，以及失效后果的计算方法。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 炉管失效机理国内外研究进展

1．3．2 基于风险的检测技术的国内外研究进展

1．4 研究内容

第二章 电站锅炉炉管分析方法

2．1 实验内容与方法

2．1．1 查测

2．1．2 分析诊断

2．1．3 处置与预测

2．2 实验路线

2．3 设备准备

2．4 材料准备

2．5 本章小结

第三章 炉管的失效分析

3．1 过热器管的失效分析

3．1．1 失效过热器管情况查测

3．1．2 失效过热器管的分析诊断

3．1．3 失效过热器管的处置与预测

3．2 水冷壁管的失效分析

3．2．1 失效水冷壁管情况查测

3．2．2 失效水冷壁管的分析诊断

3．2．3 失效水冷壁管的处置与预测

3．3 本章小结

第四章 锅炉炉管模拟分析

4．1 炉管分析要求

4．2 Solidworks flow simulation软件介绍

4．2．1 计算流体力学流动控制方程

4．2．2 选择湍流模型

4．3 模型的建立和模拟分析

4．3．1 模型的结构参数

4．3．2 流体分析条件的设定

4．3．3 网格

4．3．4 结果分析

4．3．5 其他情况的分析讨论

4．4 本章小结

第五章 在基于风险的检测技术下的风险评估

5．1 风险的定义和测量

5．1．1 RBI的优点

5．1．2 建立RBI数据库

5．2 风险评估

5．2．1 RBI危害辨识

5．2．2 RBI风险分析

5．2．3 RBI技术评估水冷壁管风险

5．2．4 风险控制和管理

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 课题总结

6．2 后续工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间公开发表的学术论文

作者在攻读硕士学位期间发明的专利项目

作者在攻读硕士学位期间承担的科研项目

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