Applicazione del tubo a stucco ASME A335 P9 nelle caldaie delle centrali elettriche a carbone

In centrali elettriche a carbone, in particolare in unità ultra-supercritiche avanzate che perseguono efficienza estrema,l'uso di tubi a pinna a puntini ASME A335 P9 rappresenta una scelta tecnica precisa per affrontare condizioni operative estreme e superare le barriere di efficienzaLe moderne caldaie di utilità spingono continuamente per parametri di vapore più elevati per ottenere una maggiore efficienza termica.che si traduce in temperature delle pareti metalliche nelle regioni di super riscaldamento e riscaldamento ad alta temperatura costantemente entro il range critico da 580°C a 650°CQuesto ambiente presenta esigenze apparentemente contraddittorie per il materiale:deve avere una resistenza ad alte temperature sufficiente a resistere alla deformazione da striscio, resistono alla corrosione da ossidazione e all'erosione da cenere volante da gas di combustione contenenti zolfo e hanno la resistenza alla stanchezza termica per far fronte a frequenti cicli di carico e avvio/arresto.Affrontare questa sfida globaleCome acciaio in lega ferritica a 9 cromo-1 molibdeno standardizzato, il materiale ASME A335 P9 fornisce una soluzione fondamentale.Il suo contenuto di cromo di circa il 9% gli conferisce una resistenza all'ossidazione superiore rispetto agli acciai comuni a bassa lega, mentre l'aggiunta di molibdeno migliora significativamente la sua resistenza al sollevamento a temperature elevate, rendendo eccezionale la sua capacità di carico intorno alla temperatura di riferimento di 600°C,formando lo scheletro centrale che supporta il funzionamento sicuro dei parametri di vapore elevato.

Tuttavia, un solido tubo a pressione non è sufficiente per catturare in modo efficiente l'enorme energia termica contenuta nei gas di combustione.poiché il basso coefficiente di trasferimento di calore convettivo sul lato gas della caldaia è il principale collo di bottiglia che limita l'efficienza complessivaIn questo caso, la struttura delle pinne a spillo gioca un ruolo decisivo.questo progetto amplia l'area di trasferimento del calore sul lato dei gas di scarico da diverse a più di dieci volte, rompendo con forza la barriera di trasferimento del calore e trasferendo efficientemente energia termica di alto grado al vapore all'interno del tubo.Questa struttura a puntini dimostra vantaggi unici nei gas di combustione carichi di cenere volante: i suoi ampi percorsi di flusso non ostruiti sono meno soggetti all'inquinamento da cenere e i punti di saldatura resistono efficacemente all'erosione a lungo termine da parte della polvere.In combinazione con la buona resistenza all'usura intrinseca del materiale P9, questo garantisce l'affidabilità a lungo termine dell'elemento di scambio termico in ambienti difficili.

La norma ASME A335 disciplina i tubi in acciaio legato ferritico senza saldature per il servizio ad alta temperatura e il grado P9 (9Cr-1Mo) rappresenta un grado medio-alto di acciaio legato cromo-molibdeno.
P9 contiene circa il 9% di cromo (Cr) e l'1% di molibdeno (Mo). Il cromo migliora significativamente l'ossidazione e la resistenza alla corrosione ad alte temperature;il molibdeno rafforza notevolmente la resistenza alle alte temperature e la resistenza al sollevamento.
La norma garantisce non solo la composizione chimica, ma anchemediante la specificazione dei processi di trattamento termico (normalizzazione e temperatura) e delle proprietà meccaniche (rendimento minimo e resistenza alla trazione a temperature elevate), garantisce la stabilità microstrutturale a lungo termine del materiale e la capacità di sopportazione alle temperature di esercizio.

I parametri di vapore delle moderne unità ultra-supercritiche sono stati aumentati a 600-620°C e a 25-30 MPa e oltre, ponendo "tre sfide elevate" per i materiali di superficie di riscaldamento della caldaia:resistenza ad alte temperatureLe proprietà fisiche del P9 forniscono soluzioni mirate:

In sezioni chiave della caldaia come il super riscaldatore ad alta temperatura e il riscaldatore, la resistenza ad alta temperatura del tubo P9 è la base, e illa struttura delle pinne a puntini è l'"amplificatore"che trasforma questa base in una capacità di trasferimento di calore efficiente.

• Contraddizione fondamentale: Il basso coefficiente di trasferimento di calore convettivo sul lato dei gas di scarico della caldaia è il collo di bottiglia che limita l'efficienza complessiva dello scambio termico.
• La soluzione delle pinne a puntini:
  1. Con la saldatura di puntini densi, l'area di trasferimento di calore laterale dei gas di scarico si espande di8-15 volte, migliorando notevolmente l'efficienza di recupero dell'energia termica di alto grado e aumentando direttamente l'efficienza termica della caldaia.
  2. I canali larghi tra gli stipiti sono:non facilmente bloccata da cenere fineLa sua robusta struttura saldata è anche un'ottima soluzione per la produzione di gas di combustione.superiori a ferite vulnerabili o pinne incorporate, che lo rende più adatto per ambienti ad alta velocità e polvere.
  3. I puntini saldati aggiungono efficacemente un supporto radiale al tubo, migliorando laresistenza alle vibrazioni e alle oscillazioniall'interno del gas di scarico.

NelIntervallo di temperatura 580-650°C, che è fondamentale per l'efficienza delle centrali elettriche, la sua resistenza ad alte temperature supera di gran lunga quella degli acciai a bassa lega più economici come il P22,mentre il suo costo è significativamente inferiore a quello degli acciai inossidabili austenitici avanzati come il TP347H.È la scelta di materiale maturo più conveniente e affidabile per ottenere la tecnologia ultra-supercritica a 600 °C.
Le eccellenti prestazioni di resistenza alla fatica termica consentono alle caldaie dotate di tali superfici di riscaldamento di adattarsi meglio a frequenti accensioni/arresti e cicli di carico elevato.che è vitale per le reti elettriche con una quota crescente di energia rinnovabile.