การใช้งานของ ASME A335 P9 สูบปูในเครื่องปั่นโรงไฟฟ้าน้ําหิน

ในโรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหน่วยงานอัลตราซุปเปอร์คริติคอลขั้นสูงที่มุ่งเน้นประสิทธิภาพสูงสุด การใช้ท่อครีบแบบมีปุ่ม ASME A335 P9 แสดงถึงทางเลือกทางวิศวกรรมที่แม่นยำเพื่อรับมือกับสภาวะการทำงานที่รุนแรงและก้าวข้ามขีดจำกัดด้านประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำยูทิลิตี้สมัยใหม่ผลักดันให้มีพารามิเตอร์ไอน้ำที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่มากขึ้น ส่งผลให้อุณหภูมิผนังโลหะในส่วนซุปเปอร์ฮีตเตอร์และรีฮีตเตอร์ที่มีอุณหภูมิสูงอยู่ในช่วงวิกฤตอย่างต่อเนื่องที่ 580°C ถึง 650°C ในขณะเดียวกันก็ต้องทนต่อแรงดันไอน้ำภายในมหาศาล สภาพแวดล้อมนี้แสดงถึงความต้องการที่ดูเหมือนขัดแย้งกันในวัสดุ: จะต้องมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงเพียงพอที่จะต้านทานการเสียรูปจากการคืบคลาน ทนต่อการกัดกร่อนจากออกซิเดชันและการกัดเซาะจากเถ้าลอยจากก๊าซไอเสียที่มีกำมะถัน และมีความทนทานต่อความล้าจากความร้อนเพื่อรับมือกับการหมุนเวียนของโหลดบ่อยครั้งและการเริ่มต้น/ปิดเครื่อง เมื่อเผชิญกับความท้าทายที่ครอบคลุมนี้ วัสดุ ASME A335 P9 จึงเป็นทางออกพื้นฐาน ในฐานะที่เป็นเหล็กอัลลอยเฟอร์ริติกมาตรฐาน 9 โครเมียม-1 โมลิบดีนัม เนื้อหาโครเมียมประมาณ 9% ทำให้มีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับเหล็กอัลลอยต่ำทั่วไป ในขณะที่การเติมโมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความต้านทานการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงอย่างมาก ทำให้ความสามารถในการรับน้ำหนักโดดเด่นรอบอุณหภูมิสำคัญที่ 600°C ซึ่งเป็นโครงสร้างหลักที่รองรับการทำงานที่ปลอดภัยของพารามิเตอร์ไอน้ำสูง

อย่างไรก็ตาม ท่อรับแรงดันที่แข็งแกร่งเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับการดักจับพลังงานความร้อนจำนวนมหาศาลในก๊าซไอเสียอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนต่ำในด้านก๊าซของหม้อไอน้ำเป็นคอขวดหลักที่จำกัดประสิทธิภาพโดยรวม นี่คือจุดที่โครงสร้างครีบแบบมีปุ่มมีบทบาทชี้ขาด ด้วยการเชื่อมครีบคล้ายปุ่มจำนวนมากเข้ากับผนังด้านนอกของท่อเหล็ก P9 การออกแบบนี้จะขยายพื้นที่ถ่ายเทความร้อนในด้านก๊าซไอเสียหลายเท่าถึงสิบเท่า ทำลายอุปสรรคในการถ่ายเทความร้อนอย่างแข็งขัน และถ่ายโอนพลังงานความร้อนเกรดสูงไปยังไอน้ำภายในท่ออย่างมีประสิทธิภาพ ที่สำคัญกว่านั้น โครงสร้างแบบมีปุ่มนี้แสดงให้เห็นข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครในก๊าซไอเสียที่มีเถ้าลอย: เส้นทางการไหลที่กว้างและไม่ถูกกีดขวางมีแนวโน้มที่จะเกิดการเปรอะเปื้อนจากเถ้าลอยน้อยกว่า และจุดเชื่อมที่แข็งแรงทนทานต่อการกัดเซาะในระยะยาวจากฝุ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อรวมกับความทนทานต่อการสึกหรอที่ดีโดยธรรมชาติของวัสดุ P9 สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในระยะยาวขององค์ประกอบการแลกเปลี่ยนความร้อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

มาตรฐาน ASME A335 ควบคุมท่อเหล็กอัลลอยเฟอร์ริติกแบบไม่มีรอยต่อสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง และเกรด P9 (9Cr-1Mo) แสดงถึงเหล็กอัลลอยโครเมียม-โมลิบดีนัมระดับกลางถึงสูง
P9 มีโครเมียม (Cr) ประมาณ 9% และโมลิบดีนัม (Mo) 1% โครเมียมช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงอย่างมาก โมลิบดีนัมช่วยเสริมความแข็งแรงและความต้านทานการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงอย่างมาก
มาตรฐานนี้ไม่เพียงแต่รับประกันองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังผ่านข้อกำหนดของกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน (การทำให้เป็นมาตรฐานและการอบคืนตัว) และคุณสมบัติทางกล (ความแข็งแรงของผลผลิตขั้นต่ำและความต้านทานแรงดึงที่อุณหภูมิสูง) รับประกันความเสถียรของจุลภาคในระยะยาวและความสามารถในการรับน้ำหนักของวัสดุที่อุณหภูมิการใช้งาน

พารามิเตอร์ไอน้ำของหน่วยอัลตราซุปเปอร์คริติคอลสมัยใหม่เพิ่มขึ้นเป็น 600-620°C และ 25-30 MPa ขึ้นไป ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทาย "สามสูง" สำหรับวัสดุพื้นผิวทำความร้อนของหม้อไอน้ำ: ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของก๊าซไอเสีย และความทนทานต่อความล้าจากความร้อน คุณสมบัติทางกายภาพของ P9 ให้แนวทางแก้ไขที่ตรงเป้าหมาย:

ในส่วนสำคัญของหม้อไอน้ำ เช่น ซุปเปอร์ฮีตเตอร์และรีฮีตเตอร์ที่มีอุณหภูมิสูง ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของท่อ P9 เป็นรากฐาน และโครงสร้างครีบแบบมีปุ่มเป็น "ตัวขยาย"ที่เปลี่ยนรากฐานนี้ให้เป็นความสามารถในการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพ

• ความขัดแย้งหลัก: ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนต่ำในด้านก๊าซไอเสียของหม้อไอน้ำเป็นคอขวดที่จำกัดประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยรวม
• วิธีแก้ปัญหาครีบแบบมีปุ่ม:
  1. ด้วยการเชื่อมปุ่มที่หนาแน่น จะขยายพื้นที่ถ่ายเทความร้อนด้านก๊าซไอเสียโดย8-15 เท่าเพิ่มประสิทธิภาพการกู้คืนพลังงานความร้อนเกรดสูงอย่างทรงพลัง และเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของหม้อไอน้ำโดยตรง
  2. ช่องทางกว้างระหว่างปุ่มไม่ถูกปิดกั้นได้ง่ายโดยเถ้าละเอียดและสามารถนำก๊าซไอเสียไปสร้างความปั่นป่วน เพิ่มการถ่ายโอนมวล โครงสร้างที่เชื่อมต่อกันอย่างแข็งแกร่งยังเหนือกว่าครีบที่พันหรือฝังที่เปราะบางทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเร็วสูงและมีฝุ่นสูง
  3. ปุ่มที่เชื่อมจะเพิ่มการรองรับแนวรัศมีให้กับท่ออย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงความต้านทานต่อการสั่นสะเทือนและการโยกเยกภายในก๊าซไอเสีย

ในช่วงช่วงอุณหภูมิ 580-650°C ซึ่งมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้า ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงเกินกว่าเหล็กอัลลอยต่ำราคาถูก เช่น P22 อย่างมาก ในขณะที่ต้นทุนต่ำกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกขั้นสูง เช่น TP347H อย่างมากเป็นตัวเลือกวัสดุที่คุ้มค่าและเชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับการบรรลุเทคโนโลยีอัลตราซุปเปอร์คริติคอลเกรด 600°C
ประสิทธิภาพความล้าจากความร้อนที่ยอดเยี่ยมช่วยให้หม้อไอน้ำที่ติดตั้งพื้นผิวทำความร้อนดังกล่าวสามารถปรับตัวเข้ากับการเริ่มต้น/ปิดเครื่องบ่อยครั้งและการปั่นจักรยานโหลดลึก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโครงข่ายไฟฟ้าที่มีสัดส่วนพลังงานหมุนเวียนเพิ่มขึ้น