[發明專利]一種預測火電發電廠用12Cr18Ni12Ti奧氏體耐熱鋼外側管壁溫度的方法

在審

• 申請號: 202111511761.X
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114169105A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 于程煒;王志偉;楊旭;張桐;楊波
• 申請（專利權）人: 天津國華盤山發電有限責任公司;中國特種設備檢測研究院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;F22B35/00;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F119/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 耿苑

本發明提供了一種利用氧化皮厚度和運行負荷預測火電發電廠用12Cr18Ni12Ti奧氏體耐熱鋼外側管壁溫度的方法。本發明基于電站鍋爐中溫過熱器處于水平煙道空間的傳熱理論，利用有限元模擬建立熱傳導模型，從而建立氧化皮厚度和工作載荷與管壁溫度的預測方法，擬合蒸汽側不同氧化皮厚度的過熱器管壁溫度場分布，并結合邊界條件參數得到管壁外側溫度與氧化皮厚度的關系，利用不同負荷下氧化皮厚度與外管壁溫度的橋梁，最終建立高溫過熱器外管壁溫度與氧化皮厚度、負荷之間的數學解析式，從而達到預測實際工況下變動的負荷、氧化皮厚度下過熱器管外側最高壁溫溫度，為評估負荷、氧化皮厚度對過熱器管壁溫度的影響提供指導。

技術領域

本發明屬于厚壁奧氏體耐熱不銹鋼管技術領域，尤其涉及一種預測火電發電廠用12Cr18Ni12Ti奧氏體耐熱鋼外側管壁溫度的方法，具體涉及一種基于氧化皮厚度和負荷預測火電發電廠用12Cr18Ni12Ti奧氏體耐熱鋼管壁溫度的方法。

背景技術

超臨界電站鍋爐事故分析中，管壁超溫是引起過熱器和再熱器失效的重要原因，據不完全統計，過熱器因過熱導致的爆管事故比例高達60％～70％。電站鍋爐運行過程中，過熱器和再熱器受熱面的管壁長期處于高溫高壓的環境中，極易在管子內壁中形成高溫氧化皮，一般氧化皮的導熱系數僅為金屬導熱系數的1/20，但可導致管壁無法正常冷卻，傳熱惡化，管壁出現超溫的情況。而超溫會進一步加劇氧化皮的產生，造成惡性循環。與此同時，達到一定厚度的氧化皮會發生剝落堵塞管道，在啟停爐中，氧化皮的剝落，也易堵塞管道，嚴重時則會導致過熱爆管事故，影響電站鍋爐的安全運行。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于氧化皮厚度和負荷預測火電發電廠用12Cr18Ni12Ti奧氏體耐熱鋼管壁溫度的方法，基于實際工況中氧化皮厚度對管壁溫度的影響，通過有限元的計算及邊界條件的合理假設，建立氧化皮厚度和工作載荷與管壁溫度的預測方法，為評估負荷、氧化皮厚度對過熱器管壁溫度的影響提供指導。

本發明提供了一種基于氧化皮厚度和運行負荷預測火電發電廠用12Cr18Ni12Ti奧氏體耐熱鋼外側管壁溫度的方法，包括如下步驟：

(1)基于電站鍋爐中溫過熱器處于水平煙道空間的傳熱理論，利用WorkbenchDesign Modeler建立熱傳導模型；

(2)由所述熱傳導模型建立蒸汽側不同氧化皮厚度的過熱器管壁溫度場分布；

(3)由所述過熱器管壁溫度場分布結合邊界條件參數，得到管壁外側溫度與氧化皮厚度的關系：

T(x)＝41.43x+558.49；

式中T(x)為管壁外側溫度，℃；

x為氧化皮厚度，mm；

(4)通過不同邊界條件參數，獲得不同負荷下氧化皮厚度與外管壁溫度的關系：

60％負荷：T(x)＝23.07x+554.78；

70％負荷：T(x)＝29.15x+555.74；

100％負荷：T(x)＝41.43x+558.4；

(5)建立方程系數與負荷的關系式：

T(x,y)＝a(y)x+b(y)；

式中，y為負荷比例；

(6)擬合并獲得：

a(y)＝0.45y-3.09；

b(y)＝0.09y+549.25；

(7)建立高溫過熱器外管壁溫度與氧化皮厚度、負荷之間的矯正公式：

T(x,y)＝(0.45y-3.09)x+0.09y+549.25；