Charakterystyka i dobór stali na przegrzewacze o nadkrytycznych parametrach pary

• Autorzy: Hernas A. , Wala T. , Staszewski M.

Warianty tytułu

EN

Characteristic and selection of steels for superheaters with supercritical steam parameters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono stan i uwarunkowania rozwoju krajowej energetyki, wskazując, że jedynym realnym obecnie kierunkiem jej rozwoju jest modernizacja starych bloków o podwyższonych parametrach pary (>25 MPa/570°C ) o sprawności 40% i budowa nowoczesnych bloków o parametrach nadkrytycznych (>29 MPa/600°C) i sprawności 45% netto. W tym kontekście w pracy dokonano przeglądu materia- łow stosowanych do budowy kotłów nadkrytycznych, ze szczególnym uwzględnieniem przegrzewaczy pary. Przedstawiono ewolucję rozwoju stali martenzytycznych z grupy 9÷12% Cr oraz stali austenitycznych Cr -Ni. Opisano składy chemiczne tych stali, mikrostrukturę, właściwości żarowytrzymałe oraz charakterystyki odporności korozyjnej i procesow utleniania. W drugiej części publikacji o charakterze aplikacyjnym za- prezentowano sposób podejścia do doboru stali na przegrzewacze o pod- wyższonych parametrach pary (temperatura metalu 610°C i ciśnienie pary 21,1 MPa dla 100 i 200 000 godz. czasu obliczeniowego). Dokonano obliczeń grubości ścianki, masy przegrzewacza oraz oceniono jego koszty. Wyniki analiz jednoznacznie wskazują, że racjonalną stalą do budowy przegrzewaczy o założonych parametrach pary jest stal austenityczna SUPER 304H.

EN

This paper is an overview of the conditions for the development of the Polish power engineering industry and requirements set towards steels used con- structing supercritical boilers. The ineffectiveness of the Polish power engi- neering sector and requirements of European system of emission, and taking into consideration also the resources of lignite and hard coal, a realistic development direction for the Polish power engineering is more intense moderni- zation of old power units and construction of modern ones with supercritical steam parameters, i.e. > (25 MPa/570°C) and efficiency above 40% net. It also describes the development of high temperature creep-resisting martensi- tic and austenitic steels. The characteristics of chemical composition, microstruc- ture, creep strength properties, as well as resistance to oxidation, are presented In more details. Moreover, the paper presents the method of approach while selecting steels for the modernized in Poland superheaters of boilers with increased steam parameters. Calculations of the wall thickness and mass in relation to grade T91 were performed for the computational temperature of 610°C and steam pres- sure of 21.1 MPa for 100 000 and 200 000 hrs of design time. The total calculated cost of making the superheater, including its life-time and corrosion resistance, production and assembly, slightly change the initially assumed opinion regarding martensitic steels in favour of austenitic ( SUPER 304H or HR3C) steels.

Słowa kluczowe

PL

rozwój krajowej energetyki; parametry nadkrytyczne; charakterystyka stali austenicznych; materiały stosowane do budowy kotłów nadkrytycznych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 30, nr 3
• Strony: 143--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hernas A.

autor

Wala T.

autor

Staszewski M.

• Katedra Nauki o Materiałach, Wydział Inżynierii materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej,

Bibliografia

• [1] Raport 2030. Oprac. Badania Systemowe EnergSys Sp. z o.o. (2008).
• [2] Bernasiński R.: CCS nadzieją dla polskiego węgla. Nowa Energia 5 (2008).
• [3] Najgebauer E., Patrycy A.: Zobowiązania polskiej energetyki wobec UE. http://www.geoland.pl/dodatki/energia-xxxv/energ.belch.html.
• [4] Agencja Rynku Energii S.A.: Założenia polityki energetycznej Polski do 2020 roku. Projekt roboczy – wersja 2, Warszawa (1999).
• [5] Zmijewski K., Kassenberg A.: Polska polityka energetyczna. Nowa Energia 3 (2008).
• [6] Studium możliwych modyfikacji rozwiązań dla podwyższenia sprawności w ramach rewitalizacji bloków 360 MW nr 5 i 6 w BOT Elektrowni Bełchatów S.A. Instytut Energetyki, Warszawa (2008).
• [7] Drzewisz K., Matuśkiewicz K., Woźniak M.: Koncepcja modernizacji bloków nr 5 i 6 w PGE Elektrownia Bełchatów w aspekcie wymagań ochrony środowiska i doświadczeń z modernizacji bloku nr 3. Mat. Konf. Szczyrk, listopad 2008.
• [8] Kasztelewicz Z., Zajączkowski M.: Branża węgla brunatnego w Polsce. Nowa Energia 4 i 5 (2008).
• [9] Rogulski P.: Rozwój europejskiego rynku energetyki wiatrowej. Nowa Energia 3 (2008).
• [10] Ingo P.: A technology successfully developed in developing countries. http://www.worldbank.org/html/fpd/em/supercritical/supercritical.htm.
• [11] Smith J. W.: Supercritical (once through) Boiler Technology. Babcock &Wilcox Comp. Nr BR-1658, maj 1998.
• [12] Rakowski J.: Problemy wytwarzania energii przy wykorzystaniu nowych technologii. Polskie Sieci Elektr. – Elektroenergetyka 1 (2002) 40.
• [13] Lin F., Xie X.: The Development of Chinese Power Plant. Proc. Int. Conf. EPRI, Florida (2007).
• [14] Husemann R. U.: Babcock – Hitachi Europe Adv. Mater. For AD700 Boilers. CESI Auditorium, Milano (2005).
• [15] Viswanathan R., Purgert R., Rao U.: Materials Tchnology for Advanced Coal Power Plants. Proc. of the 1th Int. Conf. ”Super-High Strength Steels”, Rome Nov. (2005).
• [16] Masuyama F.: Alloy Development and Material Issues with Increasing Steam Temperature. Proc. Of the 4th Int. Conf. on Adv. in Mat. Technol. for Fossil Power Plants, Hilton Head Island, USA (2004).
• [17] Masuyama F.: Steam Plant Material Developments in Japan. 6th Int. Conf. on Materials for Advanced Power Engineering 1998, Liege, Belgium, Forschungszentrum Jülich (1998).
• [18] Hernas A.: Żarowytrzymałość stali i stopów. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice (2000).
• [19] Dobrzański J., Zieliński A., Hernas A.: Struktura i własności nowych stali żarowytrzymałych o osnowie ferrytycznej. W pracy zbiorowej pod red. A. Hernasa „Materiały i technologie do budowy kotłów nadkrytycznych”, Wyd. SITPH, Katowice (2009).
• [20] Bendick W., Deshayes F. i inni: Int. Conf. EPRI, San Sebastian (1998).
• [21] Praca zbiorowa pod red. A. Hernasa: Materiały i technologie do budowy kotłów nadkrytycznych i spalarni odpadów. Wyd. SITPH, Katowice (2009).
• [22] Viswanathan R., Henry J. F., Tanzosh J. i inni: US Program on Materials Technology for Ultrasupercritical Coal Power Plants. ECCC Creep Conf. London (2005).
• [23] Iseda A., Okada H.: Creep Properties and Microstructure of SUPER304H, TP347HFG, HR3C Steels. Int. Conf. EPRI, Florida (2007).
• [24] Matsuo H., Nishiyama Y., Yamadera T.: Steam Oxidation of Fine-Grain Steels. Adv. in Mat. Technol. For Fossil Power Plants, Ed. Viswanathan R., Gandy D., ASM Int. (2005).
• [25] Qudakkers W., Ehlers J. i inni: Development of Oxidation Resistant Ferritic Steels for Adv. High Efficiency Steam Power Plants, Mat. Aging and Life Managment. IGCAR, Kalpakkam, Indie (2000).
• [26] Viswanathan R., Sarver J., Tanzosh J.: Boiler Materials for Ultra- -Supercritical Coal Power Plants – Steamside Oxidation. JMEPEG (2006).
• [27] Staubli M., Mayer K. i inni: Power Generation in the 21st Century. Proc. 3rd EPRI Conf. on Adv. in Mat. Technol. For Fossil Power Plants (1981).
• [28] Hernas A., Brózda J., Pasternak J., Moskal G.: Stale austenityczne i nadstopy niklu stosowane w budowie kotłów nadkrytycznych i spalarni odpadów. W pracy [21].
• [29] Hernas A., Wala T.: Dobór materiałów na przegrzewacze o podwyższonych parametrach pary. W pracy [21].