Application du tube à bouchons ASME A335 P9 dans les chaudières des centrales électriques au charbon

Dans les centrales au charbon, en particulier dans les unités ultra-supercritiques avancées qui recherchent une efficacité extrême,L'utilisation de tubes à nageoires enduites ASME A335 P9 représente un choix d'ingénierie précis pour faire face à des conditions de fonctionnement extrêmes et surmonter les obstacles à l'efficacité.Les chaudières modernes exigent continuellement des paramètres de vapeur plus élevés pour obtenir une plus grande efficacité thermique.résultant en des températures des parois métalliques dans les zones de superchauffage et de réchauffage à haute température constamment dans la plage critique de 580°C à 650°CCe milieu présente des exigences apparemment contradictoires pour le matériau:il doit être suffisamment résistant aux températures élevées pour résister à la déformation par rampage, résistent à la corrosion par oxydation et à l'érosion des cendres volantes par les gaz de combustion contenant du soufre, et ont la résistance à la fatigue thermique pour faire face à des cycles de charge fréquents et des démarrages/arrêts.Face à ce défi globalEn tant qu'acier en alliage ferritique au chrome 1 molybdène 9 normalisé, il s'agit d'un matériau de type ASME A335 P9.sa teneur en chrome d'environ 9% lui confère une résistance à l'oxydation supérieure par rapport aux aciers à faible alliage communs, tandis que l'ajout de molybdène améliore considérablement sa résistance à la rampe à haute température, ce qui rend sa capacité de charge exceptionnelle autour de la température de référence de 600°C,formant le squelette central qui soutient le fonctionnement sûr des paramètres de vapeur élevés.

Cependant, un tube à pression solide à lui seul n'est pas suffisant pour capter efficacement l'énorme énergie thermique des gaz de combustion,le faible coefficient de transfert de chaleur par convection du côté gaz de la chaudière étant le principal goulot d'étranglement limitant l'efficacité globaleC'est précisément là que la structure des ailerons à boutons joue un rôle décisif.cette conception élargit la zone de transfert de chaleur du côté des gaz de combustion de plusieurs à plus de dix fois, brisant avec force la barrière de transfert de chaleur et transférant efficacement de l'énergie thermique de haute qualité à la vapeur à l'intérieur du tube.Cette structure à bosses démontre des avantages uniques dans les gaz de combustion chargés de cendres volantes: ses larges voies d'écoulement sans entrave sont moins sujettes à la pollution des cendres et les points de soudure robustes résistent efficacement à l'érosion à long terme par la poussière.Combiné avec la bonne résistance à l'usure inhérente du matériau P9, ce qui assure la fiabilité à long terme de l'élément échangeur de chaleur dans des environnements difficiles.

La norme ASME A335 régit les tuyaux en acier allié ferritique sans soudure pour le service à haute température, et la qualité P9 (9Cr-1Mo) représente une qualité moyenne à élevée d'acier allié chrome-molybdène.
P9 contient environ 9% de chrome (Cr) et 1% de molybdène (Mo). Le chrome améliore considérablement la résistance à l'oxydation et à la corrosion à haute température;le molybdène renforce considérablement la résistance à haute température et la résistance à la rampe.
La norme garantit non seulement la composition chimique, mais aussipar la spécification des procédés de traitement thermique (normalisation et trempage) et des propriétés mécaniques (rendement minimum et résistance à la traction à températures élevées), garantit la stabilité microstructurelle à long terme du matériau et sa capacité de charge à température de service.

Les paramètres de vapeur des unités ultra-supercritiques modernes ont été augmentés à 600-620°C et 25-30 MPa et au-dessus, ce qui pose des défis "trois hauts" pour les matériaux de surface de chauffage de chaudière:résistance à haute températureLes propriétés physiques du P9 fournissent des solutions ciblées:

Dans les sections clés de la chaudière comme le superchauffeur à haute température et le réchauffeur, la résistance à haute température du tuyau P9 est la base, et leLa structure des nageoires est l'amplificateur.qui transforme cette fondation en une capacité de transfert de chaleur efficace.

• Une contradiction fondamentale: Le faible coefficient de transfert de chaleur par convection du côté des gaz de combustion de la chaudière est le goulot d'étranglement limitant l'efficacité globale des échanges de chaleur.
• La solution aux nageoires à boutons:
  1. Par soudage de broches denses, il élargit la zone de transfert de chaleur du côté des gaz de combustion de8 à 15 fois, améliorant considérablement l'efficacité de récupération de l'énergie thermique de haute qualité et augmentant directement l'efficacité thermique de la chaudière.
  2. Les larges canaux entre les bornes sontpas facilement obstrué par les cendres finesIl est également doté d'une structure soudée robuste et d'un moteur de combustion qui permet de contrôler la circulation des gaz de combustion et de créer des turbulences, ce qui améliore le transfert de masse.supérieure à la plaie vulnérable ou aux nageoires incrustées, ce qui le rend plus adapté aux environnements à haute vitesse et à haute poussière.
  3. Les joints soudés ajoutent efficacement un support radial au tube, améliorant larésistance aux vibrations et aux oscillationsdans le gaz de combustion.

Dans lePlage de température de 580 à 650 °C, ce qui est crucial pour l'efficacité des centrales électriques, sa résistance à haute température dépasse de loin celle des aciers à faible alliage moins chers comme le P22,alors que son coût est nettement inférieur à celui des aciers inoxydables austénitiques avancés tels que le TP347H.Il s'agit du matériau mature le plus rentable et le plus fiable pour réaliser une technologie ultra-supercritique à 600 °C.
Ses excellentes performances en matière de résistance à la fatigue thermique permettent aux chaudières équipées de telles surfaces de chauffage de mieux s'adapter à des démarrages/arrêts fréquents et à des cycles de charge élevée,qui est essentiel pour les réseaux électriques avec une part croissante d'énergie renouvelable.