火力發(fā)電廠主蒸汽管道和再熱管道設(shè)計(jì)優(yōu)化

徐曙光

摘 要：在電廠系統(tǒng)中，主蒸汽管道和再熱管道是其重要構(gòu)成部分，管道分布情況及材料的機(jī)械特點(diǎn)和高溫特點(diǎn)對電廠機(jī)組投資有著直接影響，不僅影響著電廠經(jīng)濟(jì)效益，對電廠機(jī)組運(yùn)行機(jī)制是否可靠也有重要影響。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；蒸汽管道；再熱管道設(shè)計(jì)

0 前言

隨著科技的不斷發(fā)展，主蒸汽管道和再熱管道的材料也在不斷被優(yōu)化。因此，就要了解什么是主蒸汽管道和再熱蒸汽管道，在了解后在對其材料的選用做出探討。主蒸汽管道主要是指鍋爐過熱器出口集箱到汽機(jī)自動主汽門進(jìn)口的管道，高溫再熱蒸汽管道則主要是指鍋爐再熱器出口集箱至汽機(jī)中聯(lián)門進(jìn)口的管道。

1 主蒸汽管道和高溫再熱管道材料上的選擇和布置方式

1.1 主蒸汽管道和再熱管道常使用的材料

主蒸汽管道和再熱管道最常使用的材料是鋼材，由于型號的不同，主要有A335.P91、A335.P22以及12CrlMoV這三種型材[1]。A335.P91鋼材是一種鐵素體剛，是在A335.P9的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良的，也是美國材料試驗(yàn)協(xié)會以及美國機(jī)械工程師協(xié)會要求使用的標(biāo)準(zhǔn)型鋼材。現(xiàn)階段，我國有很多廠家能夠生產(chǎn)與設(shè)計(jì)適用于A335.P91鋼材使用的管件。

1.2 主蒸汽管道和再熱管道的材料選擇

在主蒸汽管道和再熱管道的布置方式上最常使用的就是已經(jīng)成熟的2-1-2形式。A335.P91鋼材被應(yīng)用為主蒸汽管道管材以后，與主蒸汽管道管材為A335.P22鋼材相比，主蒸汽主管規(guī)格就由（Di383.9*72.2）轉(zhuǎn)化為（Di383.9*31），支管規(guī)格則由（Di224.02*55.5）轉(zhuǎn)化為（Di224.02*29）；再熱管道的主管規(guī)格由（Di634*31）轉(zhuǎn)化為（ Di634*21），支管規(guī)格則由（Di508*24.8）轉(zhuǎn)化為（ Di470*15）。這種情況的發(fā)生，也會使主蒸汽管道和再熱管道的設(shè)計(jì)與安裝發(fā)生改變，并帶來一定影響。

2 主蒸汽管道和再熱管道設(shè)計(jì)與安裝的影響

2.1 布置方面

當(dāng)A335.P91鋼材應(yīng)用到主蒸汽管道和再熱管道以后，管道的管壁就逐漸變薄，管道外部直徑就會變小，這給日后進(jìn)行管道布置帶來了很多方便。管壁變薄以后，管道的柔韌度得到了較大提升，管道的熱補(bǔ)性能也得到了提升。在進(jìn)行管道布置工作中，管道的應(yīng)力和推力都在不斷降低，管道的受力情況也得到了很大改善，確保了機(jī)組能夠長久安全使用[2]。如果能夠確保管道的應(yīng)力，就可以將縮短管系的長度，以節(jié)約管道在電廠內(nèi)部所占的空間。

2.2 管道的保溫材料和支吊架方面

A335.P91鋼材被應(yīng)用到主蒸汽管道和再熱管道以后，管道的外部直徑可逐漸縮小。這樣一來，即便保溫厚度保持不變，保溫材料與原來相比也會大量縮減。當(dāng)管壁厚度變薄以后，整個管道系統(tǒng)的重量就會大幅度降低，這樣就可以將管道的支撐結(jié)構(gòu)加以轉(zhuǎn)變。支吊架的負(fù)重情況也會大幅度下降，由于支吊架彈簧和恒吊規(guī)格被減小，連接管件和管件根部的材料也會減少，這樣在某種程度上就能節(jié)約支吊架的構(gòu)成材料和成本。

2.3 A335.P91鋼材被應(yīng)用以后所帶來的其他影響

A335.P91鋼材在溫度較高的區(qū)域，允許使用應(yīng)力也會升高，不僅能減小管壁厚度，還能使高溫管件的結(jié)構(gòu)尺寸不斷縮短，這樣就減輕了管道的重量，能夠帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。A335.P91鋼材被應(yīng)用以后還使管道的柔韌性得到了大幅度提升，整個管道系統(tǒng)對鍋爐和汽輪機(jī)的推力有了較強(qiáng)的降低性，這樣就在一定程度上使管道和機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行情況得到了較大改善，同時也提升了機(jī)組的安全性，延長了機(jī)組的使用年限。除了節(jié)約了支吊架材料以外，支吊架在負(fù)重結(jié)構(gòu)上也得到了大量縮減，還能為鍋爐爐架的整體設(shè)計(jì)帶來很多好處，也就是說節(jié)省了爐架材料；此外，還可使支吊架附近的土建混凝土的負(fù)重量大大降低，節(jié)省了土建結(jié)構(gòu)工程成本。

3 A335.P91、A335.P22鋼材被應(yīng)用以后管件的配置情況

近些年，A335.P91、A335.P22管材在我國電站工程中應(yīng)用越來越廣泛，相關(guān)的管件制造廠在進(jìn)行300MW與600MW的機(jī)組設(shè)計(jì)時，也對這兩種管材進(jìn)行了專門的研究，并取得了很多成果[3]。有些廠家在關(guān)于A335.P91、A335.P22管材管件中已經(jīng)通過了國家級的技術(shù)評審，并在國內(nèi)進(jìn)行了大量生產(chǎn)和應(yīng)用，取得了不錯的成績。使我國具備了生產(chǎn)A335.P91、A335.P22管材所需要的管件的實(shí)力，A335.P91、A335.P22管件不再依賴進(jìn)口，為國內(nèi)工程使用這種管件提供了方便。

由此可見，A335.P91鋼材被應(yīng)用到主蒸汽管道以后，管材的重量得到了降低，盡管A335.P91管材的價格要比A335.P22管材價格高很多，但這能夠從管道噸位、支吊架的費(fèi)用和工程安裝費(fèi)中補(bǔ)充上來，成本上的投資也十分可觀，同時，A335.P91管材被應(yīng)用到主蒸汽管道上的所帶來的經(jīng)濟(jì)效益也很可觀。因此，建議在進(jìn)行主蒸汽管道材料的選用上要使用A335.P91鋼材。

當(dāng)A335.P91管材被應(yīng)用到再熱管道以后，對管道的布置、支吊和使用都有較大好處，但這種管材的再熱管道為國內(nèi)電廠帶來的效益較小，但這種管材的成本費(fèi)用和安裝費(fèi)用與之前相比有了大幅度縮減。并且現(xiàn)階段A335.P22鋼材的價格漲幅情況與A335.P91相比速度較快。因此，如果將再熱管道的材料由A335.P22換為A335.P91短期內(nèi)還不合適。現(xiàn)階段在電廠工程建設(shè)中，在再熱管道的管材上還是要選用較為成熟的A335.P22鋼材[4]。

4 結(jié)論

主蒸汽管道和再熱管道的經(jīng)濟(jì)效益和使用是否穩(wěn)定對電廠投資與生產(chǎn)有著重要影響，因此，其材料優(yōu)化一直都是各電廠最為重視的。通過以上研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行主蒸汽管道材料的選擇上要使用A335.P91，在再熱管道材料的選擇上要使用A335.P22。

參考文獻(xiàn)：

[1]王魁漢等編著.溫度測量實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，2011（12）.

[2]GB/T9222-2012.水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算[S].

[3]劉加明，沈江濤，曹新天.ASME VIII-1 壓力容器基本受壓元件強(qiáng)度分析[J].化工設(shè)備與管道 ，2014，45（01）：19-24.

[4]ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范國際性規(guī)范VIII第一冊壓力容器建造規(guī)則[S].2013.endprint