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- 文献综述（或调研报告）
3.1深度调峰技术的应用和影响
国家经济形势新常态下的电网调峰矛盾日益加剧，火电机组常规的50％调峰能力无法满足电网的调峰需要。因此，深度挖掘火电机组调峰能力，在保证机组安全的基础上将调峰负荷降低至40％以下，对于超临界直流炉，在超低负荷工况下，特别是当机组发电负荷降至30％及以下时，省煤器入口给水流量已接近保护定值，炉内水动力情况恶化，局部过热爆管可能性急剧增大[2]。为了提高锅炉运行的安全性，需要对超低负荷下可能影响锅炉运行安全的因素进行重新分析。
3.2焊瘤对锅炉运行的影响
焊瘤是指正常焊缝之外多余的焊着金属。焊瘤使焊缝的实际尺寸发生偏差，并且在接头处形成应力集中区。熔池温度太高，凝固较慢，在铁水自重作用下下坠可以形成焊瘤。坡口立焊、帮条立焊或者搭接立焊中，若焊接电流过大，焊条角度不对或者操作手势不当容易产生这种缺陷。
在锅炉水冷壁超温及爆管事故中，焊瘤及其引发的一系列条件是导致事故的重要原因之一。周文建[3]分析了某电厂660MW超超临界锅炉水冷壁超温的原因,单根水冷壁壁温报警的原因是左侧墙69号管焊缝内壁存在焊瘤，节流导致管子流动阻力增加，冷却工质流量减小，最终触发管子出口壁温高报警。蒙新明[4]等人对某电厂末级过热器T91钢管爆裂的原因进行了分析，结果表明高温运行后，该末级过热器用T91管的内壁产生氧化皮的热阻较大导致了壁温升高，又反过来加速了氧化过程，同时异径管接头内壁有较多焊瘤，剥落的氧化皮或异物在下弯头处堆积，导致该处气流不畅，恶化了高温蒸汽的流通，造成局部严重的短时超温运行，最终导致管段发生短时过热爆管。郭洪喜[5]等在对某超超临界锅炉进行计划检修时发现一根水冷壁管异常并进行了技术分析，根据显微组织和氧化皮厚度看，该管发生了长期超温过热，引起管径胀粗并发生过热开裂。经进一步检查，发现发现异常管段下方安装焊口存在焊瘤缺陷，异常段上方靠近上集箱处管子已被堵住，分析原因为该管子安装焊缝存在焊瘤，导致该管子在酸洗和冲管时流量相对较小，异物不能被全部吹走，并导致投运后异物的进一步集聚。经更换管子后锅炉正常运行，解决了重大隐患。
在锅炉运行过程中由于焊瘤的节流作用，还会导致长期超温运行对材料的性能造成破坏，进而导致安全事故。如某600MW超临界电站锅炉末级过热器管爆裂事故中的分析结果显示，在超过600℃的条件下长期运行时,T91钢中的合金元素会以碳化物的形式大量地析出、聚集和长大,显微组织中的马氏体加速分解,基体中的固溶强化、弥散强化和位错强化作用大大减弱,进而导致材料的持久强度快速下降[6]。另一起类似的事故发生于2013年，某电厂5号炉于2008年6月1日投产，至事故发生时，累计运行时间约为28000h。分析结果显示，爆口周围存在许多纵向树皮状裂纹及氧化皮，存在长时过热爆管的宏观特征。管子的屈服强度和抗拉强度出现明显下降，屈服强度和部分位置的管子抗拉强度低于标准要求。管子内壁存在较厚的氧化皮，仅运行28000h氧化皮达到0.25mm。说明远离爆口位置的管段也出现了超温过热特征，性能明显下降[7]。由于管道长期超温过热后产生的氧化皮会加剧管道的超温，形成恶性循环，最终导致爆管泄露，带来严重的安全问题和停机检修的经济损失。
为了分析锅炉长期在高温环境下运行对水冷壁的影响， Janusz Badur[8]等人根据实际运行情况和实验数据提出了一种煤粉锅炉水冷壁退化的理论，用于估算煤粉锅炉水冷壁在标称工况下的使用寿命和水冷壁退化后的使用寿命。通过使用ansys软件建立模型进行了模拟，结果显示忽略管外的氧化和腐蚀时管道的寿命约为38万小时，而考虑到管道外的氧化和腐蚀时寿命则约为14万小时（寿命终点定义为应变达到1%时的时间点）。研究显示寿命缩短的主要原因有蒸汽侧氧化物的生长、金属温度的升高以及烟气侧的腐蚀磨损，结合之前的事故案例分析可以发现，焊瘤的存在可能会导致所在管道金属长期隐形超温，加剧氧化物的生长，对水冷壁的使用寿命有很大的负面影响，造成安全隐患和经济损失。
3.3超低负荷下焊瘤对安全性的影响
对于焊瘤尺寸的技术要求，国家已出台《火力发电厂焊接技术规程》做出了规定，因此在通过了通球实验后，水冷壁管中焊瘤的尺寸不会超过技术标准的要求范围。但3.1中提到，超低负荷工况下运行时水流量已接近保护定值，在流量大幅降低的情况下焊瘤的节流作用会更加显著，焊瘤所导致的各种安全问题也可能在超低负荷工况下出现。为了确保锅炉运行的安全性，需要对超低负荷下焊瘤对流动阻力的影响以及对管组流量的分配产生的影响进行计算和分析。
3.4 CFD技术在相关研究中的使用
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