بررسی تجربی و محاسباتی خرابی سوپرهیتر پلاتن یک نیروگاه 320مگاواتی

لوله‌های سوپرهیتر از بحرانی‌ترین اجزای بویلرهای نیروگاهی هستند. آنها به دلیل شرایط بهره‌برداری سخت (قرارگرفتن در دما و فشار بالا در طولانی‌مدت)، در معرض خرابی‌هایی مانند خزش و اورهیت‌شدن قرار دارند. بنابراین تشخیص علت این خرابی‌ها و جلوگیری از آنها بسیار مهم است. بررسی گزارش خرابی‌ها در یک نیروگاه 320مگاواتی نشان می‌دهد که بیشتر گسیختگی لوله‌ها در یک ناحیه خاص در سوپرهیتر پلاتن (سوپرهیتر تشعشعی) متمرکز است. بررسی لوله‌های گسیخته‌شده نشان می‌دهد که دمای لوله‌ها در این منطقه بیشتر از دمای سایر نواحی لوله‌های سوپرهیتر پلاتن است. برای اثبات بالاتربودن دما در نقطه شکست از سه روش متالوگرافی، اندازه‌گیری ضخامت لایه اکسیدی داخل لوله و تحلیل حرارتی به روش دینامیک محاسباتی سیال استفاده شد. هر سه روش نتایج یکسانی را ارایه می‌کنند. نتایج بررسی‌ها این اختلاف دمای قابل توجه را تایید می‌کند و نشان می‌دهد که افزایش دمای موضعی در لوله‌های آسیب‌دیده ناشی از طول بیشتر این لوله‌ها است که منجر به کمترشدن دبی بخار عبوری از آنها از یک طرف و جذب حرارت بیشتر به دلیل بیشتربودن سطوح حرارتی آنها است.

Experimental and Computational Investigation of Platen Superheater Failure in 320MW Power Plant

Superheater tubes are the most critical components of the power plant rsquo;s boiler. These tubes are subject to degradation such as creep and overheating, due to the hard operating conditions (exposure to high temperature and pressure for a long period). Therefore, it is important to diagnose and prevent these failures. The failure report in a 320megawatt power plant indicates that most tube ruptures are concentrated in a particular region of the platen superheater (radiative superheater). The investigation of broken tubes shows that the temperature of the tubes in this area is higher than the other platen superheater rsquo;s regions. Three methods of metallography, oxide layer thickness measurement and thermal analysis using computational fluid dynamics were used to prove the existence of higher temperatures at the point of breakdown. All three methods provide the same results. The results of surveys confirm this significant temperature difference and show that the increase in the local temperature in the damaged tubes is due to the longer length of these tubes, which results in lower vapor mass flow rate, and absorb more heat due to the higher thermal surfaces of them.