CFBB水冷壁管安全性能研究

摘要

烟台现代钥匙工冰轮重工有限公司主要从事大型电站锅炉、CFBB以及余热锅炉的生产和销售，并可承揽集设计、制造、安装、调试及运行管理为一体的交程。随着CFBB技术近十几年来迅速发展，CFBB已在世界范围内得到广泛应用。锅炉是一种承压、受热，有爆炸危险的特种设备。在运行时会因为操作和管理不当而出现各种事故，其中水冷壁爆管是低压锅炉较常见的一种事故。水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。本文分析了由于水冷壁管设计不合理造成的安全事故，归纳总结了影响水冷壁管安全性能的因素。通过五因素三水平正交试验得出影响水冷壁管安全性能的因素大小关系是水冷壁管外径＞水冷壁管材料＞温度＞壁厚＞压力变化。基于其现有生产技术，根据正交试验结果，研究外径、材料和壁厚对水冷壁管安全性能的影响。分别选择水冷壁管外径为63.5mm、32.0mm、44.5mm，材料为20G、16Mn、15CrMo型号，壁厚为5mm、4.2mm、3.0mm，通过ANSYS有限元分析软件，结合数值模拟结果，论文的主要研究内容及成果如下:
　　(1)通过分析由于水冷壁管设计不合理造成的爆管等现象，归纳总结了影响水冷壁管安全性能的5个因素，分别是水冷壁管材料、外径、壁厚、管道压力的变化以及温度变化。
　　(2)通过设计五因素三水平正交试验，定性分析5个因素对水冷壁管安全性能的影响程度，得出影响因素关系大小是壁管外径＞水冷壁管材料＞温度＞壁厚＞压力变化。
　　(3)基于现有生产技术，研究外径、材料和壁厚对水冷壁管安全性能的影响。通过ANSYS有限元分析软件，由K1＜K3＜K2可知，水冷壁管在一定程度上壁厚越小安全性能越优;由K2＜K4＜K5可知，20G钢材的安全性能最优，而其目前大规模生产的16Mn以及15CrMo则是相差不大;由K6＜K2＜K7可知，在一定情况下，水冷壁管的外径并不是越大或者越小越好，而是有一个合理的范围。
　　(4) ANSYS数值模拟软件对于水冷壁管的安全性能研究是可行的。
　　(5)其生产的水冷壁管是符合安全设计性能要求的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与技术路线

2 压力管道应力分析理论基础

2．1 CFBB的主要组成部分

2．2 管道受力

2．3 管道的静应力分析

2．4 本章小结

3 水冷壁管安全性能分析

3．1 影响水冷壁管的因素

3．2 正交试验

3．3 本章小结

4 水冷壁管安全性能数值模拟

4．1 ANSYS概述

4．2 水冷壁管主要影响因素敏感度分析

4．3 本章小结

5 工程应用

5．1 工程背景

5．2 设计水冷璧管

5．3 参数检测与数据监控

5．4 本章小结

6 结论与创新点

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

致谢

参考文献