بررسي تجربي و محاسباتي خرابي سوپرهيتر پلاتن يك نيروگاه 320مگاواتي

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

لوله هاي سوپرهيتر از بحراني ترين اجزاي بويلرهاي نيروگاهي هستند. آنها به دليل شرايط بهره برداري سخت (قرارگرفتن در دما و فشار بالا در طولاني مدت)، در معرض خرابي هايي مانند خزش و اورهيت شدن قرار دارند. بنابراين تشخيص علت اين خرابي ها و جلوگيري از آنها بسيار مهم است. بررسي گزارش خرابي ها در يك نيروگاه 320مگاواتي نشان مي دهد كه بيشتر گسيختگي لوله ها در يك ناحيه خاص در سوپرهيتر پلاتن (سوپرهيتر تشعشعي) متمركز است. بررسي لوله هاي گسيخته شده نشان مي دهد كه دماي لوله ها در اين منطقه بيشتر از دماي ساير نواحي لوله هاي سوپرهيتر پلاتن است. براي اثبات بالاتربودن دما در نقطه شكست از سه روش متالوگرافي، اندازه گيري ضخامت لايه اكسيدي داخل لوله و تحليل حرارتي به روش ديناميك محاسباتي سيال استفاده شد. هر سه روش نتايج يكساني را ارايه مي كنند. نتايج بررسي ها اين اختلاف دماي قابل توجه را تاييد مي كند و نشان مي دهد كه افزايش دماي موضعي در لوله هاي آسيب ديده ناشي از طول بيشتر اين لوله ها است كه منجر به كمترشدن دبي بخار عبوري از آنها از يك طرف و جذب حرارت بيشتر به دليل بيشتر بودن سطوح حرارتي آنها است.

Superheater tubes are the most critical components of the power plant’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 320-megawatt 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’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.