CCPP高壓蒸氣管線中的隱形危機:不凝結氣體積聚與真空毀滅性塌陷之工程分析報告 (Engineering Analysis Report on the Invisible Crisis in CCPP High-Pressure Steam Pipelines: Non-Condensable Gas Accumulation and Destructive Vacuum Collapse)

摘要

複循環電廠(Combined Cycle Power Plants, CCPP)作為現代電力系統中兼具高效率與調度靈活性的核心資產,其運轉安全性與設備壽命管理面臨著嚴峻的挑戰。在追求快速啟停(Fast Start/Stop)與頻繁負載循環(Cycling Operation)的市場環境下,熱回收鍋爐(HRSG)及其高壓(HP)蒸氣管線系統經常處於極端的熱力學瞬態中。本報告針對兩項常被低估卻極具破壞性的現象——「不凝結氣體積聚」(Non-Condensable Gas Accumulation)與「真空毀滅性塌陷」(Vacuum Destructive Collapse)——進行了詳盡的法醫工程學與熱流體力學分析。

不凝結氣體(NCG)不僅是熱傳效率的殺手,更是化學腐蝕的催化劑。其在管線高點或U型管段的積聚會形成「氣鎖」(Gas Lock),阻斷自然循環,導致受熱面過熱爆管;同時,氣體在冷凝界面的邊界層效應顯著降低熱傳係數,並引發氧蝕坑(Oxygen Pitting)與碳酸腐蝕。另一方面,真空塌陷則是相變熱力學中的災難性事件。當蒸汽在封閉系統中因冷卻而急劇冷凝時,其比容(Specific Volume)瞬間收縮逾1600倍,若缺乏足夠的真空破壞機制或氮氣封存(Nitrogen Blanketing)保護,系統內部將形成近乎絕對真空的狀態。此時,管線與容器需承受來自大氣壓的巨大外壓,對於設計上主要抵抗內壓的薄壁大口徑管件(如再熱蒸汽管或大型集箱),極易發生結構失穩與挫曲(Buckling),造成不可逆的毀滅性損壞。

本報告整合了ASME B31.1動力管線規範、API 2000儲槽通氣標準及EPRI的循環化學指引,深入探討這兩種現象的物理機制、相互關聯及其緩解策略。特別指出「氮氣封存」作為一種防腐與防真空的手段,若在啟動階段未被有效移除,將轉化為有害的NCG,揭示了電廠操作中必須精確掌握的微妙平衡。

一、熱力學與流體力學基礎:相變與氣體混合物的行為

要深入理解高壓蒸氣管線中的風險,首先必須建立對水蒸汽相變特性及多組分氣體混合物行為的嚴謹物理認識。

1.1 相變熱力學與體積收縮的破壞力

真空塌陷的核心驅動力在於水從氣相(蒸汽)轉變為液相(冷凝水)時發生的劇烈體積變化。根據熱力學性質,在標準大氣壓(101.325 kPa)下,飽和蒸汽的比容(Vg)約為 1.673 m3/kg ,而飽和液態水的比容(Vf)僅約為0.00104 m3/kg

收縮比 (Volume Ratio) = Vg/Vf ≒1.673/0.00104≒1608

這意味著,當蒸汽完全冷凝時,其佔據的空間將縮小至原來的0.1%以下 1。在一個剛性、封閉的容器(如關閉隔離閥後的HP蒸汽管線或汽包)內,這種體積的瞬間坍塌必須由其他流體(空氣或水)填補。若系統密封良好且未設置足夠容量的真空破壞器,內部壓力將沿著飽和蒸汽壓曲線急劇下降。

當系統冷卻至環境溫度(例如20°C)時,內部的飽和蒸汽壓將降至約2.34 kPa(絕對壓力)。此時,管壁外承受著約101.3 kPa的大氣壓力,而內部僅有微不足道的抗衡壓力,形成了近乎1 bar(約14.5 psi)的淨外壓(Net External Pressure)3。對於設計壓力可能高達100 bar以上的高壓管線而言,這種內壓的消失看似無害,但對於其結構穩定性而言卻是致命的,因為管材的耐內壓能力取決於材料的降伏強度(Yield Strength),而耐外壓能力則受制於幾何形狀的彈性模數(Young’s Modulus)與幾何缺陷,極易引發失穩挫曲。

此過程的速率(dp/dt)與冷凝速率直接相關。冷凝速率取決於熱傳係數、散熱面積以及蒸汽與管壁/環境的溫差。在某些異常操作情境下,如為了加速冷卻而向充滿蒸汽的容器內噴入冷水(Quenching),極高的熱傳效率會導致壓力在數秒內崩塌,其速度遠超一般真空閥的排氣或補氣能力,造成瞬間內爆 5

1.2 氣體-蒸汽混合物的物理機制

不凝結氣體(NCG)在蒸汽系統中的行為遵循道爾頓分壓定律(Dalton’s Law of Partial Pressures)。蒸汽管線內的總壓力(Ptotal)等於蒸汽分壓(Psteam)與不凝結氣體分壓(Pgas)之和:

Ptotal = Psteam + Pgas

在電廠運轉中,NCG的存在會產生兩個主要熱力學後果:

  1. 飽和溫度降低: 由於NCG分擔了部分總壓力,蒸汽的實際分壓降低,導致其對應的飽和溫度(冷凝溫度)下降。這直接減少了熱交換器(如冷凝器或除氧器)中的有效溫差(ΔT),從而降低熱傳驅動力 6
  2. 擴散邊界層效應(Diffusion Boundary Layer): 這是NCG最隱蔽且危害最大的物理機制。當蒸汽在冷壁面上冷凝時,氣相中的蒸汽分子因相變而消失(質量傳遞至液相),但混合在其中的NCG(如氮氣、空氣)不會冷凝,因此會被「留」在冷凝界面附近。隨著冷凝的持續進行,界面處的NCG濃度迅速升高,形成一層高濃度的氣體薄膜。
    後續到達的蒸汽分子必須通過擴散作用穿過這層停滯的氣體膜才能到達冷壁面進行冷凝。由於氣體的熱傳導係數遠低於液膜或金屬壁,這層氣膜成為了極強的熱阻。研究數據顯示,即使蒸汽中僅含有5%質量分數的空氣,其冷凝熱傳係數(Heat Transfer Coefficient, HTC)也可能下降超過50% 8。這就是所謂的「氣體覆蓋」(Gas Blanketing)效應,它不僅降低效率,更會造成局部熱點,因為冷卻效應被氣體阻斷。

二、現象一:不凝結氣體(NCG)積聚與「氣鎖」現象

在CCPP的高壓蒸汽系統中,NCG的積聚不僅僅是效率損失的問題,它更是一種能導致機械故障、化學損傷及啟動失敗的危險瞬態。

2.1 不凝結氣體的來源與侵入路徑

NCG進入HP蒸汽系統的途徑是多樣的,且與電廠的不同運轉階段緊密相關:

  1. 真空洩漏(Air In-leakage): 這是最常見的來源。在負壓運轉區域(如冷凝器、低壓汽機排氣端),空氣會通過閥門填料、法蘭接合面及軸封洩漏進入系統。雖然真空泵或噴射器(Ejectors)在正常運轉時負責移除這些氣體,但在啟停機過程中,抽氣系統尚未建立或已停運時,空氣會大量積聚 11
  2. 化學藥劑分解: 鍋爐給水處理中常用的除氧劑,如聯氨(Hydrazine,N2H4 ),在高溫下會分解產生氮氣(N2)和氨(NH3)。此外,補充水中若含有碳酸鹽或碳酸氫鹽,受熱後會分解釋出二氧化碳(CO211

2N2H4 →2NH3 + N2 + H2

2NH3 →N2 + 3H2

  1. 機保護氣體(”友善”的敵人): 為了防止停機期間的氧氣腐蝕,電廠普遍採用氮氣封存(Nitrogen Blanketing)。然而,如果在機組重新啟動時,這些注入的氮氣未能被徹底排放,它們將成為系統內最大量的NCG來源,滯留在過熱器管束或盲管中,形成頑固的氣鎖 15
  2. 補給水帶入: 在啟動充水階段,若使用未經除氧的補給水(通常飽和溶氧量可達7-8 ppm),將直接把溶解氧和氮氣帶入封閉的鍋爐系統中 17

2.2 「氣鎖」(Gas Lock)與「氣塞」(Air Binding)機制

「氣鎖」是指NCG氣囊佔據了管路系統的高點(High Points)或倒U型管段(Inverted U-tubes),由於氣體密度遠小於液體,且不發生相變冷凝,這些氣囊像塞子一樣阻斷了液體或蒸汽的流動。在HRSG中,這對高壓蒸發器和過熱器迴路尤為致命。

  • 蒸發器循環停滯(Stagnation): 自然循環HRSG依賴下降管(Downcomer,水)與上升管(Riser,汽水混合物)之間的密度差來驅動流動。如果NCG積聚在上升管頂部或集箱(Header)中,會破壞虹吸效應或大幅增加流動阻力。當驅動力無法克服氣鎖阻力時,循環將停滯。此時,暴露在燃氣輪機高溫排氣中的鰭片管(Finned Tubes)將失去冷卻介質的流動,導致管壁溫度急劇上升,發生短時過熱(Short-term Overheating)甚至爆管 19
  • 啟動遲滯(Air Binding): 在機組冷態啟動時,產生的蒸汽需要推動管線內的空氣並加熱金屬。如果NCG無法順利排出,它們會被掃掠至集箱末端或換熱器死角。由於NCG不冷凝,它們佔據了換熱表面積,導致蒸汽無法接觸金屬壁面進行冷凝放熱。這在操作上表現為:儘管燃氣輪機持續輸入熱量,但蒸汽溫度或壓力卻無法按預期上升,甚至造成汽機暖機困難(Warming-up delay)12
  • 儀表誤動作: 氣體積聚在水位計或壓力變送器的導壓管中,會造成虛假的水位或壓力讀數,可能導致鍋爐誤跳機或在低水位危險狀況下未觸發保護 23

2.3 NCG引發的化學腐蝕機制

除了物理阻塞,NCG帶來的化學損害更具隱蔽性和長期性,特別是在停機和啟動這類化學控制不穩定的瞬態階段。

2.3.1 氧蝕坑(Oxygen Pitting)

氧氣是系統中最具破壞性的雜質。氧蝕是一種電化學腐蝕過程,氧氣在陰極起去極化作用:

Fe →Fe2+ + 2e (陽極反應)

1/2O2 + H2O + 2e →2OH (陰極反應)

在氧氣存在下,碳鋼表面的保護性磁鐵礦(Magnetite,Fe3O4)層會被破壞轉化為赤鐵礦(Hematite, Fe2O3),這種轉化通常是不均勻的。腐蝕集中在保護膜破損點,形成深且窄的蝕坑(Pits),猶如在管壁上鑽孔,而非均勻減薄 24

  • 停機脆弱性: 當機組停機冷卻產生真空時,若未建立有效的氮氣封存,富含氧氣的空氣會被吸入系統。在過熱器垂懸管(Pendants)等無法完全排空的區域,氣-液界面處的氧濃度最高,腐蝕最為劇烈 27
  • 腐蝕產物傳輸: 停機期間產生的氧化鐵顆粒會在下次啟動時被沖刷帶入鍋爐,沉積在高熱負荷區域(如HP蒸發器),導致垢下腐蝕(Under-deposit Corrosion)或氫脆(Hydrogen Damage)25

2.3.2 碳酸侵蝕(Carbonic Acid Attack)

二氧化碳溶解於冷凝水中形成碳酸(H2CO3),降低冷凝水的pH值。

CO2 + H2O ↹ H2CO3 ↹ H+ + HCO3

酸性冷凝水會均勻腐蝕管壁,特別是在管線底部形成「溝槽狀腐蝕」(Grooving)。這在疏水管線(Drain lines)和冷凝水回水系統中尤為常見,可能導致管線減薄直至失效 14

2.4 熱傳惡化之量化分析

研究文獻 1330 提供了NCG對熱傳影響的量化數據:

  • 隨著NCG(如氮氣)的積聚,冷凝器的冷凝功率顯著下降。
  • 系統可能表現出一定的「負回饋」機制:NCG積聚導致壓力/溫度下降,這反而增加了蒸汽與冷卻介質間的溫差(ΔT),在一定程度上補償了熱傳係數(h)的降低。
  • 然而,當管內的氣體體積份額(ε)超過臨界值(約0.3)時,冷凝能力將崩潰。當 ε=0.5時,冷凝功率可能下降至初始值的60%左右。
  • 最終,管內可能完全被NCG佔據,導致冷凝終止。在核能或HRSG的被動冷卻場景中,這意味著喪失了最終熱匯(Ultimate Heat Sink),構成重大安全隱患 13

三、現象二:真空毀滅性塌陷(Vacuum Destructive Collapse)

儘管高壓蒸汽管線被設計用來承受超過100 bar的內壓,但它們對於外壓(External Pressure)的抵抗能力往往令人驚訝地脆弱。當內部壓力降至大氣壓以下時,即發生「真空塌陷」,這是結構力學中的失穩現象。

3.1 真空形成的物理過程

在蒸汽系統冷卻過程中,真空的形成是熱力學的必然結果:

  1. 停機冷卻: 機組跳脫或停機後,蒸汽來源切斷。管線內殘留的蒸汽通過保溫層向環境散熱。
  2. 相變冷凝: 當蒸汽冷卻至飽和溫度,開始凝結為水。如前所述,比容縮小約1600倍。
  3. 壓力衰減: 若系統處於封閉狀態(進出口閥門關閉),壓力將沿著飽和蒸汽曲線下降。例如,從100°C(1 atm)降至50°C時,壓力僅剩約0.12 atm(即0.88 atm的真空度)。
  4. 臨界事件: 若此時真空破壞閥(Vacuum Breaker)故障、尺寸不足,或操作員未及時引入氮氣,系統將達到全真空狀態(-1 bar gauge / 0 bar absolute)3

3.1.1 冷凝誘導水錘(CIWH)與真空塌陷之區別

必須區分這兩種由冷凝引起的破壞模式:

  • 真空塌陷(Vacuum Collapse): 是一種結構靜力失效。由管外的大氣壓力大於管內壓力,導致管壁向內壓曲、扁平化。這是外壓導致的挫曲 5
  • 冷凝誘導水錘(Condensate Induced Water Hammer, CIWH): 是一種流體動力衝擊。當冷水包圍一團蒸汽時,蒸汽泡瞬間冷凝崩塌,周圍的水以極高速度撞擊填充該空隙,產生激波。雖然其前兆是局部的真空空穴,但破壞是由極高的正壓脈衝造成的 33

3.2 殼體挫曲(Shell Buckling)的結構力學

管道抵抗內壓的能力取決於材料的拉伸降伏強度(Tensile Yield Strength),公式為 P=2 St /D。然而,抵抗外壓的能力取決於幾何剛度,受歐拉挫曲(Euler Buckling)理論支配。

對於長圓柱殼體,其臨界塌陷壓力(Pcr)近似為:

Pcr = 2E/(1-v2)˙(t/D)3

其中:

  • E= 楊氏模數(Young’s Modulus)
  • v= 泊松比(Poisson’s ratio)
  • t= 管壁厚度
  • D= 管徑

關鍵洞察: 臨界壓力與厚徑比(t/D)的三次方成正比 3

  • 這意味著,管壁厚度稍微減少(例如因腐蝕)或直徑增大,其抗真空能力會呈指數級下降。
  • 脆弱點: 雖然HP主蒸汽管通常壁厚足以抵抗真空,但與之連接的大口徑、薄壁設備(如再熱蒸汽管、排氣導管、除氧器水箱、擴容器)極其脆弱。例如,直徑2米、壁厚10mm的除氧器水箱,其抗外壓能力遠低於抗內壓能力 5
  • 缺陷敏感性(Imperfection Sensitivity): 實際管道總是存在橢圓度(Ovality)或局部凹陷。這些幾何缺陷會大幅降低實際的塌陷壓力,使其遠低於理論計算值。研究顯示,1%的橢圓度可能導致抗塌陷能力下降30%以上 37

3.3 實際失效案例分析

3.3.1 除氧器內爆案5

某紙漿廠擁有38年歷史的除氧器水箱在沖洗過程中發生內爆。

  • 事件序列: 操作員試圖用水沖洗鍋爐,決定使用除氧器作為水源。在除氧器內充滿蒸汽的情況下,錯誤地引入了冷去離子水(Deionized Water)。
  • 物理機制: 冷水與蒸汽混合引發了急劇的冷凝(Quenching)。冷凝速率極快,體積瞬間收縮。雖然可能有通氣閥,但其排氣/補氣速度遠遠跟不上冷凝造成的體積變化率。
  • 結果: 內部瞬間形成深真空,除氧器下半部扭曲變形,發生災難性塌陷。這凸顯了「淬冷」效應的危險性——快速冷卻產生的真空生成率(Vacuum Generation Rate)是常規真空破壞器無法應對的。

3.3.2 鐵路油罐車與儲槽塌陷

3

網路上廣泛流傳的鐵路油罐車內爆影片(如MythBusters演示)是此現象的經典案例。通常發生在蒸汽清洗後,操作員將閥門關閉密封。隨著殘留蒸汽冷卻,罐體像被壓扁的鋁罐一樣瞬間內縮。這證實了即便是低壓蒸汽(用於清洗),只要冷凝回大氣壓下的水,其產生的壓力差(1 atm)足以摧毀大型鋼結構。

3.3.3 再熱疏水管線變形40

在某化石燃料電廠,熱再熱(Hot Reheat)疏水管線發生嚴重變形。

  • 原因分析: 當再熱隔離閥關閉時,管內的蒸汽被封存並開始冷卻冷凝。由於缺乏適當的真空破壞或壓力平衡,管內形成真空。同時,冷凝水的積聚導致了管線上下部的劇烈溫差(熱分層),產生的熱應力與真空外壓疊加,導致管線永久變形並損壞支吊架。

四、運轉瞬態中的交互作用:啟動、停機與封存

NCG積聚與真空塌陷之間的關係並非獨立,而是透過電廠的運轉循環緊密糾纏。解決一個問題的手段(如氮氣封存防止真空)往往是另一個問題(啟動氣鎖)的成因。

4.1 停機與封存(Layup):氮氣的兩難

為了防止氧蝕坑和真空塌陷,業界標準做法是實施氮氣封存(Nitrogen Blanketing)。

4.1.1 標準程序

  1. 注入時機: 氮氣必須在內部壓力降至大氣壓之前注入。通常建議在汽包壓力降至 5~50 psig(約3~3.5 bar)時開始注入 16。若太晚注入,真空已經形成,空氣可能已洩漏進入。
  2. 壓力維持: 在整個封存期間,需維持微正壓(如 5 psig)。這個「氣墊」確保當蒸汽/水冷卻收縮時,填補空間的是惰性的氮氣,而非外部空氣 15
  3. 氮氣來源: 現代電廠多採用變壓吸附(PSA)或膜分離製氮機現場生產,以消除瓶裝氮氣耗盡的物流風險 15

4.1.2 雙面刃效應

雖然氮氣有效防止了真空塌陷和氧化,但它將系統充滿了不凝結氣體。

  • 啟動障礙: 若在下次啟動時未被徹底排放,這些氮氣將導致前述的「氣鎖」和「氣塞」。
  • 熱傳阻礙: 殘留氮氣會覆蓋HRSG的加熱面,延遲產汽。
  • 冷凝器負擔: 氮氣最終會被掃入冷凝器,導致背壓升高(真空度變差),直到真空泵將其抽出。若氮氣量過大,可能導致汽機跳機 22

4.2 啟動物理學:清除氣鎖

啟動階段是NCG風險最高的時刻,必須執行嚴格的排氣程序。

  • 排氣操作: 操作員必須在蒸汽壓力建立初期,開啟汽包排氣閥(Drum Vents)和過熱器疏水/排氣閥。這不僅是為了排水,更是為了利用初期蒸汽流將氮氣「掃」出系統。
  • 電導率峰值(Conductivity Spikes): 啟動初期蒸汽的陽離子電導率通常很高,部分原因來自溶解的CO2(碳酸)。電廠通常設有水質導電度限制(如 < 0.2 Μs/cm)作為旁路蒸汽切換至汽機的許可條件(Permissive)。高濃度的NCG(特別是含CO2)會延長這一清洗時間,導致燃油消耗增加但無法併網發電 24
  • P91鋼材的潛變-疲勞交互作用(Creep-Fatigue): 如果啟動過程中因氣鎖導致溫度波動或局部過熱,對於廣泛應用於HP蒸汽管線的P91/P92新型馬氏體鋼而言極為不利。這些材料對熱處理歷史敏感,異常的溫度瞬變會加速微觀結構退化(如Laves相析出、孔洞形成),縮短潛變壽命 44

五、緩解策略與工程控制措施

要有效管理這些風險,必須從設計、維護到操作層面採取多重防護措施。

5.1 設計工程:真空破壞器與排氣系統

5.1.1 真空破壞器(Vacuum Breaker)的選型與配置

僅僅安裝一個真空破壞器是不夠的;其尺寸必須依據最大冷凝速率來計算,而不僅僅是排水速率。

  • 容量標準: 洩放容量(Relief Capacity)必須能應對最嚴重的冷卻事件(如冷水驟冷或暴雨淋在未保溫容器上)所產生的體積收縮率。對於蒸汽系統,這意味著進氣量必須極大 5
  • 安裝位置: 應安裝在可被隔離的容器(如熱交換器、除氧器)的高點。對於蒸汽-水熱交換器,應位於控制閥與卻水器(Trap)之間,防止控制閥關閉後殼側形成真空阻礙排水 47
  • 冗餘設計: 鑑於真空塌陷的瞬間性與毀滅性,對於大型容器建議採用冗餘配置(Redundancy)。

5.1.2 NCG排氣設計

  • 位置選擇: 排氣點應設在熱力學上氣體容易積聚的「死角」。在管殼式換熱器中,這通常是在接近冷凝水液面的上方(蒸汽流動的末端)22
  • 自動排氣閥: 相比手動閥,熱靜力式(Thermostatic)自動排氣閥更優越。它們利用蒸汽與空氣/NCG混合物的溫度差(分壓定律導致混合氣體溫度低於同壓力下的飽和蒸汽)來動作,能持續排放氣體而減少蒸汽損失 6

5.2 操作最佳實務(Operational Best Practices)

  1. 自動化氮氣注入: 將氮氣注入系統自動化,設定在停機壓力衰減至特定值(如15 psig)時自動開啟,防止人為疏忽導致「真空窗口」開啟 15
  2. 啟動排氣驗證: 嚴格執行啟動排氣程序。操作員應確認排氣口有穩定的純蒸汽噴出後方可關閉。使用脫氣電導率儀表來監控氣體移除狀況 43
  3. 水化學控制: 維持適當的pH值(6-10),並謹慎使用除氧劑。過量的聯氨會分解產生氨和氮氣,增加NCG負荷。應優先依賴物理除氧(除氧器)而非過度化學加藥 15
  4. 乾燥空氣封存(Desiccated Air): 對於長期乾式封存(Dry Layup),循環除濕空氣是氮氣的替代方案。它避免了氮氣的窒息風險和啟動時的氣鎖問題,但要求系統必須徹底排空水分,以防氧氣與殘留水份造成腐蝕 15

5.3 監測與檢測

  • P91/P92焊道監測: 由於真空塌陷可能引入非預期的塑性變形,這會加速P91鋼的潛變損傷。應定期對HP蒸汽管線進行金相複製(Replica)檢測,檢查是否有潛變孔洞(Creep Voids)生成,並監測管線支吊架的位移以發現變形跡象 44
  • 腐蝕疲勞檢測: 利用停機機會,對死角區域(Dead Legs)進行超音波測厚(UT)或內視鏡檢查,以早期發現氧蝕坑。

六、結論

複循環電廠的高壓蒸氣管線是電廠的主動脈,承受著遠超簡單環向應力(Hoop Stress)的劇烈熱力學力量。「不凝結氣體積聚」與「真空毀滅性塌陷」本質上是一體兩面的危害:前者源於氣體佔據了本應是蒸汽的空間,後者源於蒸汽消失後缺乏氣體填補空間。

「氣鎖」是無聲的效率殺手與腐蝕之源,它阻斷流動、降低熱傳,並在金屬表面播下腐蝕的種子。而「真空塌陷」則是暴力的結構破壞者,利用水相變時巨大的體積收縮力,瞬間摧毀能抵抗數百巴內壓的鋼製容器。

對於電廠營運者而言,核心洞察在於這兩種風險的相互關聯性:用於防止真空和氧蝕的氮氣封存,若管理不當,將轉變為啟動時的NCG災害。因此,這些現象的管理不能被孤立看待,而必須採取全生命週期的整體策略——整合符合ASME B31.1與API標準的穩健設計、精確的啟停程序控制(特別是排氣與注氮時機),以及先進的材料監測技術。唯有如此,才能在蒸汽循環險惡的相變旅程中,確保人員安全與資產的完整性。

七、參考文獻

  1. 27 — Crush can by condensing steam – UCSB Physics, https://web.physics.ucsb.edu/~lecturedemonstrations/Composer/Pages/48.27.html
  2. Prediction of the Collapse Time of a Process Storage Vessel Due to Internal Steam Condensation | Request PDF – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/245389843_Prediction_of_the_Collapse_Time_of_a_Process_Storage_Vessel_Due_to_Internal_Steam_Condensation
  3. External Pressure, https://www.pveng.com/home/asme-code-design/external-pressure-methods/
  4. Steam – Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Steam
  5. DS 12-2 Vessels and Piping (Data Sheet) – FM, https://www.fm.com/FMAApi/data/ApprovalStandardsDownload?itemId={33AE0793-3393-4D8E-A6F7-BE9AA64805E7}
  6. Steam System Dangers with Uncontrolled Gases – Campbell Sevey, https://www.campbell-sevey.com/steam-system-dangers-with-uncontrolled-gases/
  7. Steam System Critical Issues – Inveno Engineering, https://invenoeng.com/critical-steam-system-fixes/
  8. Gravitational effects on liquefaction systems for Lunar and Mars exploration, https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20220003516/downloads/Liquefaction%20SCW%20paper-revised.pdf
  9. (PDF) Effect of non-condensable gas in steam condensation at sub-atmospheric pressure condition – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/359951988_Effect_of_non-condensable_gas_in_steam_condensation_at_sub-atmospheric_pressure_condition
  10. Theoretical Modeling of Vapor Condensation in the Presence of Noncondensable Gas on a Horizontal Tube | J. Heat Transfer | ASME Digital Collection, https://asmedigitalcollection.asme.org/heattransfer/article/141/12/121501/975448/Theoretical-Modeling-of-Vapor-Condensation-in-the
  11. Non-Condensable Gases Effect on Steam Condensation Heat Transfer in Horizontal Tube Bundle, https://epubs.ans.org/download/?a=10635
  12. What are the common problems with steam traps? – Blog – Farer, https://www.farersteelpipe.com/blog/what-are-the-common-problems-with-steam-traps-1391037.html
  13. Non-condensable Gas Effect on Steam Condensation in Single Horizontal Tube with Heat Transfer to Boiling Water – American Nuclear Society, https://epubs.ans.org/download/?a=16822
  14. Chapter 19 – Condensate System Corrosion – Veolia Water Technologies & Solutions, https://www.watertechnologies.com/handbook/chapter-19-condensate-system-corrosion
  15. Combined-cycle HRSG shutdown, layup and startup chemistry control – Power Engineering, https://www.power-eng.com/operations-maintenance/combined-cycle-hrsg-shutdown/
  16. Scrutinize Your Steam System – Pick Heaters, https://www.pickheaters.com/Articles/CP_scrutinize-your-steam-system-special-report-Pick-Heaters.pdf
  17. Seasonal Boiler Corrosion Prevention for School Systems, https://clearwatershelton.com/boiler-corrosion-prevention/
  18. Managing Oxygen Corrosion in Craft Brewery Steam Boilers – Chem-Aqua, https://www.chemaqua.com/en-us/blog/2021/10/19/managing-oxygen-corrosion-in-craft-brewer-steam-boilers/
  19. LTR-LIS-08-627, “PWROG Position Paper on Non-condensable Gas Voids in ECCS Piping, https://www.nrc.gov/docs/ML0909/ML090980303.pdf
  20. BLACK LIQUOR RECOVERY BOILER – BLRBAC, https://blrbac.net/wp-content/uploads/2020/10/2013-october-meeting-minutes-rev.-1.pdf
  21. A Computer Model of the Start-up Transients in a Vapor Compression Refrigeration System – Purdue e-Pubs, https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1016&context=iracc
  22. The Importance of Venting Non-condensable Gases in Steam Heated Vessels, https://www.honiron.com/importance-venting-non-condensable-gases-steam-heated-vessels/
  23. (PDF) Experience in Preservation of the Water Steam Cycle in …, https://www.researchgate.net/publication/305515837_Experience_in_Preservation_of_the_Water_Steam_Cycle_in_CCPP_Combined_Cycle_Power_Plants_with_ODA_Octadecylamine
  24. STARTUP TIME REDUCTION FOR COMBINED CYCLE POWER PLANTS | ETN Global, https://etn.global/wp-content/uploads/2018/09/STARTUP-TIME-REDUCTION-FOR-COMBINED-CYCLE-POWER-PLANTS.pdf
  25. Oxygen Attack in Steam and Condensate Systems (Reprinted Courtesy GE), https://thermafloengineering.com/wp-content/uploads/2019/10/Oxygen-Attack-in-Steam-and-Condensate-Systems-ThermaFlo-Incorporated.pdf
  26. A New Approach for Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis Using ExJ-PSI Model—A Case Study on Boiler System – MDPI, https://www.mdpi.com/2076-3417/12/22/11419
  27. Reheaters: Out-of-Service Corrosion – Babcock & Wilcox, https://www.babcock.com/assets/PDF-Downloads/Plant-Service-Bulletins/Reheaters-Out-of-Service-Corrosion-PSB-37.pdf
  28. Chapter 14 – Boiler System Failures – Veolia Water Technologies & Solutions, https://www.watertechnologies.com/handbook/chapter-14-boiler-system-failures
  29. A Drainpipe Leakage Caused by Under-Deposit Corrosion in a Gas–Steam Turbine Combined Cycle Power Plant – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/350747961_A_Drainpipe_Leakage_Caused_by_Under-Deposit_Corrosion_in_a_Gas-Steam_Turbine_Combined_Cycle_Power_Plant
  30. 1, POWER PIPING – ASME Digital Collection, https://asmedigitalcollection.asme.org/ebooks/book/chapter-pdf/2794329/802694_ch16.pdf
  31. Experimental Research on Non-Condensable Gases Effects in Passive Decay Heat Removal System, https://glc.ans.org/nureth-16/data/papers/13544.pdf
  32. Pressure relief considerations for low-pressure (atmospheric) storage tanks – IChemE, https://www.icheme.org/media/9850/xix-paper-63.pdf
  33. Steam Bubble Collapse, Water Hammer and Piping Network Response Volume I. Steam Bubble Collapse and Water Hammer in Piping Systems – DSpace@MIT, https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/35144/MIT-EL-80-017-09574615.pdf
  34. Common Problems in Steam & Steam Condensate Systems – DFT® Inc – DFT® Valves, https://www.dft-valves.com/blog/common-problems-in-steam-steam-condensate-systems/
  35. Water Hammer: The Mechanism – TLV, https://www.tlv.com/en-us/steam-info/steam-theory/problems/waterhammer-mechanism
  36. Buckling of a tube under external pressure – Forums, Autodesk, https://forums.autodesk.com/t5/robot-structural-analysis-forum/buckling-of-a-tube-under-external-pressure/td-p/9914057
  37. Prediction of vacuum-induced buckling pressures of thin-walled cylinders – SciSpace, https://scispace.com/pdf/prediction-of-vacuum-induced-buckling-pressures-of-thin-48bt5q6sug.pdf
  38. Buckling of thin walled long steel pipes subjected to external pressure in process industries – IJISET, https://ijiset.com/vol2/v2s12/IJISET_V2_I12_50.pdf
  39. How to Avoid a Tank Collapse – Cryogenic Society of America, https://www.cryogenicsociety.org/index.php?option=com_dailyplanetblog&view=entry&year=2022&month=11&day=27&id=122:how-to-avoid-a-tank-collapse
  40. Study of deformation & failure of a hot reheat drain piping – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/294274822_Study_of_deformation_failure_of_a_hot_reheat_drain_piping
  41. BOILER PRESERVATION, https://www.steamforum.com/steamforum_tree.asp?master=14067
  42. Tank Blanketing Helps Keep Hydrocarbon Processing Facilities Safe – Parker Hannifin, https://www.parker.com/content/dam/Parker-com/Literature/Balston-Filter/IND/IND-Technical-Articles/PDFs/TankBlanketingforHydrocarbonProcessingWhitePaper.pdf
  43. Startup Time Reduction For Combined Cycle Power Plants | PDF | Steam – Scribd, https://www.scribd.com/document/456197885/STARTUP-TIME-REDUCTION-FOR-COMBINED-CYCLE-POWER-PLANTS
  44. Significant reduction in creep life of P91 steam pipe elbow caused by an aberrant microstructure after short-term service – PMC – NIH, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10909855/
  45. Creep-Fatigue Interaction of P91 Steam Piping Subjected to Typical Start-up and Shutdown Cycles | Request PDF – ResearchGate, https://www.researchgate.net/publication/342170817_Creep-Fatigue_Interaction_of_P91_Steam_Piping_Subjected_to_Typical_Start-up_and_Shutdown_Cycles
  46. Pressure Vacuum Relief Valve Working & Principle – Bliss Flow Systems, https://blissflowsystems.com/pressure-vacuum-relief-valve-working-and-principle/
  47. How to use a Vacuum Breaker above design temperature? – Kadant Inc., https://kadant.com/en/blog/auxiliary-steam-equipment/how-to-use-a-vacuum-breaker-above-design-temperature
  48. Vacuum Breakers: Steam and Steam Heat Exchanger Basics Part 3 – RL Deppmann, https://www.deppmann.com/blog/monday-morning-minutes/vacuum-breakers-steam-heat-exchangers-part-3/
  49. Experience in Preservation of the Water Steam Cycle in CCPP (Combined Cycle Power Plants) with ODA (Octadecylamine) – Semantic Scholar, https://pdfs.semanticscholar.org/e7f2/f090ed7930c63f2f3151d0244d747f67b07b.pdf
  50. Steam Condensation Scaled Experiment in the Presence of Non-Condensable Gases for Small Modular Reactor Containment Passive Safety, https://nstopenresearch.org/articles/3-5/pdf
  51. Process Safety: Tank Failures | PDF | Vacuum | Explosion – Scribd, https://www.scribd.com/document/673373353/Atmospheric-Tank-Failures
  52. ANSI/ASME B31.1, “Power Piping” American National Standard …, https://www.nrc.gov/docs/ML0314/ML031470601.pdf
  53. ANSI/ASME B31.1 power piping, https://kh.aquaenergyexpo.com/wp-content/uploads/2023/01/Piping-Design-Reference-ANSI-ASME.pdf
  54. PE Buckling – Vinidex Pty Ltd, https://www.vinidex.com.au/resources/technical-resources/pe-pressure-pipe/pe-buckling/
  55. 1 – Power Piping – ASME, https://www.asme.org/codes-standards/find-codes-standards/b31-1-power-piping
  56. Short-Term Shutdown Guidance for Steam Turbine-Generators and Auxiliary Systems – EPRI, https://restservice.epri.com/publicdownload/000000000001021406/0/Product
  57. LP Evaporator Tubes in HRSG – Turbine Logic, https://turbinelogic.com/enc/cc-gt-units/hrsg-boiler/hrsg-boiler-tube-leaks/lp-evaporator-tubes
  58. Heat-Recovery Steam Generators – Combined Cycle Journal, https://www.ccj-online.com/3q-2013/heat-recovery-steam-generators/
  59. https://www.honiron.com/importance-venting-non-condensable-gases-steam-heated-vessels/#:~:text=Heat%20transfer%20reduction%20%E2%80%93%20Non%2Dcondensable,efficiency%20and%20increased%20power%20consumption.
  60. Measurement of Damaging Thermal Transients in F-Class Horizontal HRSGs Presented at – Competitive Power Resources, https://competitivepower.us/pub/pdfs/measurement-of-damaging-thermal-transients-on-f-class-hrsgs.pdf

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