ASME A335 P9 スタッドチューブの石炭火力発電所ボイラーへの適用

石炭火力発電所 特に高効率の超超臨界装置ではASME A335 P9 スタッドフリンチューブの使用は,極端な運用条件に対処し,効率障壁を打破するための正確なエンジニアリング選択を表しています熱効率の向上のために,現代的な水蒸気ボイラーは,より高い蒸気パラメータを継続的に推進しています.高温スーパーヒーターと再ヒーターの領域で金属壁の温度が常に 580°Cから650°Cの臨界範囲内であるこの環境は,素材に対して矛盾しているように見える要求を提示します.高温耐久性があり,スリップ変形に耐える必要があります.硫黄を含む煙ガスによる酸化腐食や飛灰侵食に耐えるし,頻繁な負荷サイクルや起動/停止に対応するための熱疲労耐性があります.この包括的な課題に直面する標準化された9クロム-1モリブデンフェリート合金鋼として,約9%のクロム含有量により,一般の低合金鋼に比べて酸化抵抗が優れている.高温でのクレイプ耐性を著しく向上させ,重荷耐久性を600°Cの基準温度周りに優れたものにします.高蒸気パラメータの安全な操作をサポートするコア骨格を形成する.

しかし 圧力を支える頑丈なチューブだけでは 煙草ガスの膨大な熱エネルギーを 効率的に吸収するには不十分です低コンベクト熱伝達係数がボイラーのガス側にあるため,全体的な効率を制限する主要なボトルネック鋼管の外壁に多くの頑丈な,ストッドのようなフィンを溶接することで,この設計は,煙突のガス側での熱伝達面積を数倍から10倍以上拡大します熱伝達障壁を壊し,高級熱エネルギーをチューブ内の蒸気に効率的に転送します.この刺身構造は,飛ぶ灰を装着した煙草ガスでユニークな利点を示しています: 広い,無障壁の流路は灰の汚れに弱いし,堅牢な溶接点は,長期にわたる塵の侵食に効果的に耐える.P9材料の固有の耐磨性熱交換装置の長期的信頼性を保証します.

ASME A335規格は,高温サービス用のシームレスフェリティック合金鋼管を規定しており,P9グレード (9Cr-1Mo) はクロム・モリブデン合金鋼の中高級を表しています.
P9は約9%のクロム (Cr) と1%のモリブデン (Mo) を含んでいる.クロムは高温での酸化と腐食耐性を著しく向上させる.モリブデンは高温耐性とクレイプ耐性を著しく強化します.
標準は化学成分だけでなく熱処理プロセスの仕様 (正規化と冷却) と機械的特性 (高温での最小出力と張力強度)耐久性 耐久性 耐久性 耐久性

現代の超超臨界装置の蒸気パラメータは,600~620°Cと25~30MPa以上まで増加し,ボイラー加熱表面材料に"三重の課題"を提示しています.高温強度P9 の物理特性により,以下のような目標的な解決策が提供されます:

高温スーパーヒーターと再ヒーターのようなキーボイラーセクションでは,高温強度P9管は基礎であり,"増幅器"は 刺身のフィンの構造ですこの基礎を効率的な熱伝達能力に変えるのです

• 根本 的 な 矛盾: 低コンベクト熱伝達係数は,コイラーの煙ガス側では,全体的な熱交換効率を制限するボトルネックです.
• ステッド フィンの 解決策:
  1. 密度の高いストップを溶接することで,煙草ガス側熱伝達面積を8〜15回高級熱エネルギーの回収効率を大幅に向上させ,ボイラーの熱効率を直接向上させる.
  2. 棒間の広いチャネルは細い灰に簡単に遮られることはありません質量移転を向上させるため,煙草ガスを導くことが出来ます.その頑丈な溶接構造は,脆弱な傷や埋め込まれたフィンを上回る高速で高塵の環境に適しています
  3. 熱帯スプードは,効果的にチューブに放射的サポートを追加し,チューブバンクの改善振動と揺れに対する耐性煙突のガスの中に

について580~650°Cの温度範囲P22のような低合金鋼よりもはるかに高い高温強度でTP347Hのような先進的なオーステニティックステンレス鋼よりもはるかに低コストです.これは600°Cの超超臨界技術を達成するための最も費用対効果の高い信頼性の高い成熟材料の選択です.
熱耐性性能が優れたため,このような加熱表面を装備したボイラーは,頻繁な起動/停止および重荷サイクルにより良く適応できます.電力網にとって不可欠で 再生可能エネルギーの割合は増加しています.