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Q235NH耐候锈钢板材料在工程领域的应用十分广泛,,近年来我国大部分工程已经延伸到低温和超低温领域,如在我国的东北和新疆等地,冬天温度更可能达到-40℃以下,这就对材料的低温性能提出更高要求。
材能料的性能包括两大类:一是使用性能,二是工艺性能。使用性能主是要指它的力学性能,而工艺性能是指材料的加工性。Q235NH耐候锈钢板材料的力学性能包括以下几个方面:抗拉强度、屈服强度、断面伸长率、断面收缩率、冲击功、硬度等。而随温度的下降,钢的强度、硬度提高,塑性、韧性降低,尤以韧性的下降对材料的影响 。Q235NH耐候锈钢板材料主要低温性能是:
1、拉伸性能
拉伸性能跟Q235NH耐候锈钢板的晶体结构有关。拉伸性能的好坏直接影响着材料抵抗外界变形或断裂的抵抗能力,能反映出材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率及断面收缩率指标,是判断Q235NH耐候锈钢板材料低温性能好坏的重要要依据。
2、冲击韧性
冲击韧性是指在载荷的作用下,材料所具有的抵抗变形和断裂的能力,常用Ak表示。一般可用冲击功的大小来判断材料的冲击性能好坏,冲击功越大,则材料变脆的可能性越小。因此在其他力学性能符合条件的情况下,应尽量考虑提高材料的冲击功。
3、断裂韧性
断裂韧性是指钢材对裂纹扩展的抑制能力,常用KIC表示。Q235NH耐候锈钢板材料的断裂韧性可分为脆性断裂和韧性断裂。通常情况下发生的为韧性断裂,但是当温度降到某一温度(即韧脆转变温度)时,材料能吸收的冲击功逐渐减少,就会由韧性断裂转变为脆性断裂。由于脆性断裂具有突发性,一旦发生将对生产和生活造成不可估量的损失。因此,工件的工作温度都必须在韧脆转变温度以上。韧脆转变温度可通过低温拉伸试验、系列冲击试验和落锤试验等方法确定。
低温多效耐候板技术在国内外的发展现状
世界范围内的热法耐候板项目大多采用单一工况运行,汽源多来自与其毗邻的电厂汽轮机抽汽或专门的锅炉供应。尤其在水资源短缺的中东地区,热法耐候板都与大型发电厂同步建设,发电容量均在1000MW以上,耐候板产量在20-80万t/天不等,汽源全部取用汽轮机抽汽。例如沙特阿拉伯Marafiq耐候板项目、阿联酋塔维基(Taweelah A1)耐候板项目及印度荣誉炼油厂(Reliance Refinery)耐候板项目等。国内的国华黄骅发电厂一期建设安装2×600MW国产亚临界燃煤发电机组,配套建设2×10000m3/d低温多效耐候板装备(MED-TVC),蒸汽均由汽轮机抽汽提供。天津北疆发电厂建设2座百万千万发电机组,并同步建设4台MED耐候板装置,除满足自用外,计划向市政供水。耐候板单台产水量为25000m3/d,蒸汽由汽轮机5段或6段抽汽供给,随汽轮机负荷变化当蒸汽压力低于0.1MPa时经减温减压直供耐候板 效,当蒸汽压力高于0.1MPa时,蒸汽经由热压缩器。
综上,行业内低温多效耐候板装置绝大部分在T模式下运行,多使用压力0.4-0.9MPa的蒸汽作为淡化汽源。少部分在E模式下运行的装置也是使用将正压蒸汽减压成0.035MPa(a)的负压蒸汽后使用。这些采用汽轮机抽汽方式解决汽源供应的低温多效耐候板装置,没有实现真正意义的低温下运行,造成上述制水成本偏高。
由于低温多效耐候板可以利用0.035MPa(a)的负压蒸汽,因此研究低温多效耐候板与汽轮发电机组的组合是实现纯E模式运行的关键。目前电力、冶金及石化等行业内的汽轮发电机组只有两种形式,凝汽式和背压式。背压式机组无凝汽器,汽轮机末端排汽压力高于大气压,一般用作采暖、制冷用汽或工厂内其他工艺用汽。凝汽式汽轮机应用较广,按凝汽方法的不同分水冷和空冷两种,而水冷式应用为普遍。凝汽式汽轮机的末端排汽,通过间接式换热凝结成水回至锅炉,而排汽中大量的潜热被冷却水或冷却空气带走,进而释放至大气中。散失的热量经测算,占整个发电机组投入热量的60%左右。
至今国内外还没有对耐候板联合发电技术进行深入的理论研究及大型工业化的应用。该技术独创性的将耐候板装置替代了发电机组的凝汽器,使其不但承担凝汽器功能,同时还肩负了除盐水生产任务,并且使用的蒸汽参数极低(0.035±0.001MPa,74±2℃),从而大幅度的降低热法耐候板的制水成本。
3 首钢国际工程公司三工况低温多效耐候板技术的研究及应用
首钢国际工程公司三工况低温多效耐候板技术将低温多效耐候板的主体设备与发汽轮机直接组合,取消发电凝汽器,使MED装置利用真正的低温、低压蒸汽进行耐候板,同时也可以补充部分高参数蒸汽运行,或全部使用高参数蒸汽运行,根据蒸汽条件调整运行模式,可以大幅度降低制水成本,该技术为发明 。耐候板联合发电生产示意见图1。该技术研究后结合首钢京唐钢铁厂实际项目进行实际应用。
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