بررسی علل گسیختگی در محل اتصال سرلوله‌های فوق‌گرمکن دما بالا در دیگ بخار یک نیروگاه حرارتی با استفاده از روش تجربی و شبیه‌سازی عددی

بعد از گذشت چند سال از بهره‌برداری سیکل ترکیبی در یکی از نیروگاه‌های حرارتی کشور مشاهده شد که لوله‌های فوق‌گرمکن بخش دما بالای دیگ‌بخار دچار آسیب و گسیختگی از محل اتصال به سرلوله‌های فوقانی شده است. بر اساس بررسی‌ها مشخص شد این پدیده برای چندین لوله در یک زمان و به‌صورت ناگهانی اتفاق افتاده که موجب خسارت سنگین به تجهیزات ابزار دقیق دیگ‌بخار و آسیب به سازه‌های داخلی در زمان حادثه شده است. بررسی آزمایشگاهی لوله‌های آسیب‌دیده با آزمون‌های مختلفی همچون آنالیز سوخت ورودی به محفظۀ ‌احتراق، سختی‌سنجی لوله‌های سالم و گسیخته‌شده، ساختارشناسی از محل گسیختگی و آنالیز ترکیب رسوب داخل لولۀ فوق‌گرمکن صورت گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دمای فلز در محل اتصال و تنش‌های ثابت اعمال‌شده به‌مدت طولانی عامل تخریب آن هستند. برخورد مستقیم گاز ورودی به دیگ ‌بخار به لوله‌های فوق‌گرمکن دما بالا و همچنین تنش‌های ناشی از انبساط طولی لوله‌های مذکور باعث آسیب‌دیدگی و متعاقباً خروج اضطراری واحد از چرخۀ تولید توان شده است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، مواردی از قبیل استفاده از سیستم دوده‌روب، بهبود کیفیت سوخت مورد استفاده، اصلاح سیستم احتراقی برای استفاده از سوخت‌های خارج طراحی و تنظیم‌پذیر کردن مشعل‌ها برای جلوگیری از نقص‌های ایجادشده پیشنهاد شده است.

Investigation of the failure of High-temeperature Super Heater Headers in the Boiler of a Power Plant Using Experiments and Numerical Simulation

After years from the first day of operating a power plant, it has been seen that the pipes of the hightemperature super heater suffer from damage and failure. Indepth investigations have revealed that the damage has occurred suddenly and remained heavy ruining instrumentations and buildings. Experiments and finiteelement numerical simulations are conducted to understand the risk factors. The experiments such as gas flue analysis, hardness test for both intact and damaged tubes, the morphology of the failure part, and the analysis of the sediment inside the tubs are done. The main reasons for the failure of the super heater unit are found to be: striking hot flue gases with temperature of 530 ° Celsius and the stress of thermal elongation of the tubes .With the obtained results, some remedies such as using soot removal systems, using highquality fuels, modifying combustion systems for applying fuels out of design, and using adjustable burners can be presented to solve the aforementioned problems. The current results can be valuable for other researchers to prohibit similar phenomena.