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石油裂化管的发展及应用问题探讨

发表时间:2020-06-16 18:00:34

如今石油裂化管已由单一品种向多元化发展,已由较高成本、高能耗、高污染和低效率向低成本、低消耗、清洁环保和高效率发展,由低参数、低容量向高参数大容量和特大容量发展[1]。然而,电站锅炉发展与基础应用科学,特别是材料科学的进展有密切关系,锅炉机组参数的提升是以材料的发展为基础,随机组容量增大、温度和压力的上升,高温过热器和再热器等部件所用材料的服役环境更加恶劣,需要有足够强度、抗氧化性和抗腐蚀性的高温材料,同时需要严格控制管材质量、部件制造质量和机组规范运行,以保证锅炉的安全运行。因此,高温管材的质量及其监督十分重要[3]。

本文结合我国石油裂化管发展趋势,参考国内外材料研发进展,对高参数锅炉管材开发方向、近期有可能在锅炉上应用的新型管材以及工程实践中需要相关行业共同关注的一些典型质量问题进行了介绍和探讨。

1、我国石油裂化管发展一般来说电站锅炉,从压力高低来看,分为高压、超高压、亚临界、超临界锅炉等;从容量等级来看,有50 MW、100 MW、200 MW、300 MW、600 MW W形火焰、660 MW、1 000 MW及更大容量锅炉;从蒸汽温度来看,有540℃、566℃、600℃、620℃、630℃以及更高温度锅炉;从燃料来看,有煤粉炉、燃油燃气炉和循环流化床锅炉等;从燃烧方式上看,有四角切圆燃烧、W型火焰燃烧、前后墙对冲燃烧锅炉等。

自改革开放以来我国从国外引进300 MW、600 MW、1000 MW机组(600℃及以下)设计和制造技术后,经自主创新,目前600℃等级超超临界锅炉技术已经完全成熟,且已发展至600/620/620℃超超临界锅炉,所用材料发展历程也是如此。

我国的一次能源结构决定了我国发电以煤电为主的基本格局,火力发电占据特别重要的地位,在国民经济进入转型升级发展的新形势下,即便按照***电力发展“十三五”规划中所述“加快煤电转型升级,促进清洁有序发展”,煤电占比也仍将有56%。但煤电转型升级需要考虑进一步提升参数,鉴于我国700℃等级先进超超临界(A-USC)燃煤电站离真正走入示范及运行阶段还有较长路要走[4-5],相关行业正在考虑研发630~650℃参数的锅炉机组,这对节约能源、减少污染也具有重要意义。当然,近些年,***对新建、改造的机组在脱硫和脱硝方面也已有严格的要求,这也是我国锅炉未来的发展方向。

2、石油裂化管管材需求变化

锅炉系统中,由于不同部件的服役条件差别巨大,因而其选材具有多样性。其中,过热器与再热器是极为重要的高温部件,其外部受高温烟气的作用,而内部则流通着高温高压蒸汽。随电站锅炉参数发展提升至630/650℃,过热器与再热器需要高温强度、抗氧化和抗腐蚀能力足够的材料来满足安全运行要求,用材变化和尺寸变化主要体现在高温部件中的过热器和再热器受热面管、集箱管、管座管等。

从材料使用选择角度看,630/650℃超超临界锅炉机组的参数较600/620℃温度、压力要高,锅炉高温段现役高等级材料如S30432(Super304H)、T/P92、TP310HCbN(HR3C)受许用应力不足或规程限制,将无法完全满足该参数锅炉高温部件***温度段的应用要求,***温度段部件需采用性能更佳的材料。

从规格讲,若由于某些制约因素(如成本过高等)不能采用性能更佳的材料,则在可能的条件下仍需采用成熟牌号材料。当继续使用成熟材料时,因参数提高需以增加厚度来补足强度,将导致锅炉管材规格发生变化,所使用小直径钢管的厚径比***值将接近或超过0.3、内径在10 mm左右,大直径钢管壁厚达150~200 mm,这给钢管的生产和质量控制带来很大困难,特别是小直径钢管的轧制和探伤以及大直径钢管厚壁截面的性能均匀性控制等。


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