探究電廠供熱改造廠內部分蒸汽管道設計的特點及對策

周傳錦

摘 要：本文主要對蒸汽管道設計中需要注意的問題進行了分析討論。在我們的日常生活中蒸汽作為一種特殊介質得到了廣泛地應用。蒸汽管道具有高流速、高壓、高溫等特點，蒸汽管道作為壓力管道的一種，蒸汽的輸送是通過管道完成的，為保證蒸汽管道高效、安全、穩定地運行，國家對于壓力管道的設計有法律條文、明確的規范。

關鍵詞：電廠供熱改造；設計特點；蒸汽管道；對策

中圖分類號：TK01 文獻標識碼：A

1 電廠內部供熱改造的蒸汽管道的特點

電廠供熱改造廠區外蒸汽管道與（廠內部分）蒸汽管道對比具有以下特點：（1）電廠內蒸汽管道設計涉及配合接口、專業均較廠區外管道設計多，原來系統的銜接和今后系統的運行必須要做好。（2）由于電廠內高溫高壓管線設計難點更多。推力一定要盡量小，盡可能采用自然補償，對設備和原管系減少力和力矩，不能阻擋電廠的通道為前提，且能滿足在原來柱、梁上生根的原則。（3）因為蒸汽管道的是否完好，嚴重危及著人身安全，故要求蒸汽管道的安全可靠性要更高。（4）電廠廠房內的管線布置空間是有限的。由于圖紙版次較多，年代久遠，很多電廠布置的管線比較多且管線錯綜復雜，很難找到原先設計好的圖紙，即便找到，現場和圖紙很難吻合。（5）蒸汽管道系統對支吊架在電廠內的要求比較高。廠內的支吊架的設計，對廠房布置應充分了解，為了保證支吊點受力，準確確定支吊點的位置。

2 蒸汽管道設計中應注意的問題

（1）管道類別。蒸汽管道一定要根據工程實際情況對具體類別進行確定，它的類別可能為GB管道中的GD管道、GC管道、第2類，壓力管道類別分：工業管道（GC類）、動力管道（GD類）、長輸管道（GA類）、城鎮管道（GB類）。蒸汽管道作為壓力管道的一種，在設計時首先對管道所屬的類別必須明確，它決定著管道驗收、設計、制作、施工的標準，是管道安全運行、穩定的重要保障。工程安裝、驗收標準、設計也應相對應。還應注明，當管道屬于GC1時是其中的第幾項，如GC1（3）。（2）管道布置。在設計蒸汽管道時要達到一定的效果。蒸汽管道需要具備一定的剛性，才能防止動態荷載產生的沖擊（包括風載、地震荷載等）；蒸汽管道的柔性必須足夠，鍋爐、汽機等設備接口推力的要求才能得到滿足，管道疏放水形式、位置合理，管道敷設盡量縮短以減少損耗；管道的支吊架、形式間距必須符合規定；布置儀表元件、閥門時應以管道布置美觀，方便為主。（3）應力計算。目前，鷹圖公司的CAESARⅡ軟件在蒸汽管道應力計算方面的應用越來越廣泛，該軟件可以模擬非線性約束，用戶可以根據自身的要求進行配置計算選項，工況組合。可以分析與運算汽錘、地震等動態。軟件內置標準為ASME標準，故管道材質的匹配問題以及在使用時的單位換算要特別注意。（4）管道設計參數確定。如果是工業管道則要根據《工業金屬管道設計規范》或《壓力管道安全技術監察規程（工業管道）》等相關文件來確定設計溫度、壓力；在選擇管道設計參數時，管道類別確定以后，如果是GB2類管道就要參考哪個具體文件來確定設計溫度、壓力；如果是動力管道（GD類）就要根據《火力發電廠汽水管道設計技術規程》或《電廠動力管道設計規范》來確定設計溫度、壓力。管道所使用的材料就可以確定，在設計參數確定之后，要注意的是同種材料使用范圍在不同的國標下是不同的，這就要求我們設計時要注明所用材料的標準及號以。

3 針對電廠供熱改造（廠內部分）蒸汽管道特點的對策

（1）前期的準備工作。明確設計范圍、管徑、管材、流量、計算范圍、介質參數、設計原則及其他參數的前提下，對主廠房系統流程圖，布置圖了解和研究等，注意管道空間布局的合理性，并結合土建結構圖核定管線路徑。（2）管材實際選用中的注意事項。在真正設計選擇管材時，不能一概而論，還需要考慮多方面因素，需要根據實際情況；例如，需要設計一根DN300廠內高壓蒸汽管道，200m長，設計壓力為10MPa，設計溫度為560℃，我們應該選用上面材料介紹的12Cr2MoG（GB5310-2008），但是此時管道選用的是δ≥24mm的壁厚的蒸汽管道，因為在實際選用時12Cr2MoG許用應力σ=79MPa，根據計算得出此時選用的管道壁厚δ=23.1mm，按照目前200m長管道價格為84.04萬，12Cr2MoG單價為2.2萬元/t，根據計算管道鋼材的荷重為 191kg/m，但若選用10Cr9Mo1VNb（GB5310-2008）材質管道，根據計算得出選用的管道壁厚δ=17.5mm，管道許用應力σ=97MPa，管道應選用δ≥18mm的壁厚的蒸汽管道，因此管道的荷重應為140kg/m，200m長管道，按照目前10Cr9Mo1VNb單價為3萬元/t，價格應為84萬，同時管托、管架、彈簧支吊架等管道的配件均隨著管道的荷重增加直接增大。（3）正確選擇和合理布置支吊架，做好管道應力計算與分析工作。正確合理的對管道限位、固定、支承或懸吊，管系能夠控制對接口設備的推力、力矩以及管系應力水平，保證接口和管道設備能夠長期安全的運行。管道設計的基礎是分析與計算管道應力，管道所連接的設備要根據推理的限定來滿足其要求，可為管道的經濟分析提供依據，盡可能經濟合理的設計管道，對所設計的管道也可以安全性和強度的評價。作為業主方，設計方的對接和設備訂貨方應協調好，以保證管道和設備的完好連接，保證設備管口的推力在安全范圍之內。（4）現場復核。核實管道走向和支吊點的布置位置是否得當是現場復核主要內容，已有的設備位置和管道與所設計的支吊點是否相沖突，在梁、柱上是否能生根，為滿足支、吊的要求，對梁、柱進行加強或增設橫梁的形式，必要時要采取相應的措施，并確保現場疏水的設置是否有遺漏。在圖紙進行的設計過程當中，在設計方做好系統及平面布置圖等初步設計圖紙后，現場復核工作應及時進行。

結語

綜上所述，在設計過程中，做足前期工作，業主、設備供貨方及設計方應充分溝通，在進行電廠供熱改造（廠內部分）蒸汽管道設計時，通過這些年對電廠機組供熱改造（廠內部分）蒸汽管道設計等項目，作為電廠技術人員，要求必須做到用心、細心、耐心，設計方和業主方必須相互配合好，保證蒸汽管道和相關設備及供熱機組的安全經濟運行。

參考文獻

[1] DL/T-5054，火力發電廠汽水管道設計技術規定[S].