火電廠鍋爐汽機本體設備及管道保溫的施工工藝分析

顏亮

（中國電建集團福建工程有限公司，福建 福州350000）

火力發(fā)電是中國發(fā)電的最主要方式之一，現(xiàn)如今隨著火電廠發(fā)電水平的不斷提高，其發(fā)電機組的參數也變得越來越高，容量也變得越來越大，為了進一步降低鍋爐汽機本體設備以及管道運行過程中形成的熱損失，提高鍋爐汽機本體設備質量以及管道保溫質量十分重要，這樣才能確保鍋爐汽機始終處于高效穩(wěn)定的運行狀態(tài)下。因此，對火電廠來說，做好鍋爐汽機本體設備和管道保溫工作具有重要意義，不僅提高了汽輪機的保溫質量，以防熱損失嚴重使熱效率低下；還提高了鍋爐汽機本體設備質量及使用壽命，有助于使火電廠獲得客觀的社會效益和經濟效益，促進其可持續(xù)發(fā)展。

1 火電廠鍋爐概述

常規(guī)情況下，鍋筒、受熱面、集箱和管道、煙風道、燃燒設備等管道系統(tǒng)共同組成了火電廠鍋爐，其中鍋爐汽機本體設備以及壓力管道是其重要設備，并且施工質量的優(yōu)劣對火電廠發(fā)電供電的安全穩(wěn)定與否有決定性作用。設備本體和壓力管道采取有效的保溫工藝能夠進一步減少鍋爐的熱損耗，對于預防壓力管道受侵蝕具有重要的意義。所以為了進一步降低能量損耗，提高火電廠節(jié)能效益，采取保溫施工具有重要的意義。

2 火力發(fā)電廠能耗影響因素

2.1 通流性

在火力發(fā)電廠汽輪機組具體運行過程中，通流性對氣流機組的實際蒸汽做功效率有直接的影響，如果整個火力發(fā)電廠汽輪機組的通流性不足，會直接導致汽輪機組消耗大量的能源資源以保障機組的穩(wěn)定運行。如果整個火力發(fā)電廠汽輪機組的通流性符合運行標準，有助于改善火力發(fā)電廠汽輪機組實際運行階段的通流面積與氣流量，進而有效提高汽輪機組的實際缸內運行效率，有效降低火力發(fā)電廠汽輪機組的能耗量。

2.2 氣缸效率

氣缸效率是影響火力發(fā)電廠汽輪機組能源消耗的主要因素之一。結合現(xiàn)狀分析，多數火力發(fā)電廠汽輪機組的安裝、管理和維護等相關工作的落實仍存在一定的問題，同時，對火力發(fā)電廠汽輪機組的設計標準進行分析可知，汽輪機組在具體運行階段中的氣缸效率通常低于實際設計標準，所以中國多數火力發(fā)電廠汽輪機組的氣缸效率低于國際標準水平。另外，因為火力發(fā)電廠汽輪機組氣缸效率的下降會對整個汽輪機組運行時形成的能耗產生直接影響，進而導致火力發(fā)電廠汽輪機組運行過程中的能源消耗幅度增加。

2.3 出力系數

出力系數是火力發(fā)電廠汽輪機組實際運行階段的一項主要指標，與整個火電廠汽輪機組的能源消耗存在密切關系。如果電網系統(tǒng)處于正常運行的狀態(tài)下，因為不同時間段內電力符合通常會發(fā)生一定的變化，電力高峰值和電力低估值波動較大，而火力發(fā)電廠汽輪機組在實際運行需要適應電力供應變化帶來的不同強度的電力負荷，進而保證火電廠汽輪機組調整電力負荷的過程中額外消耗一定的能源資源。

2.4 氣壓和溫度

如果火力發(fā)電廠氣流機組處于正常、穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，汽輪機組周圍環(huán)境中氣壓、溫度的變化對其實際運行效果有重要的影響。如果火力發(fā)電廠汽輪機組在水壓較低的狀態(tài)下，難以調整燃料燃燒進而滿足汽輪機組正常運行的能量，便會導致汽輪機組的蒸汽流量明顯增加，蒸汽氣壓快速下降，進而導致整個火力發(fā)電廠汽輪機組的實際運行效率下降。同時，火力發(fā)電廠鍋爐運行過程中隨著吹入空氣的比重升高，染料燃燒能量供應的不足甚至噴水量的增加，都會進一步導致火力發(fā)電廠鍋爐周圍受熱面存在嚴重積垢的情況，最終導致整個火力發(fā)電廠汽輪機組需要消耗大量的熱量滿足其正常運行的要求。

3 火電廠鍋爐汽機本體設備及管道的保溫結構設計

3.1 主體結構設計

不但需要對保溫材料進行科學、合理的選擇，同時還需要做好火電廠鍋爐汽機本體設備以及管道保溫結構的設計工作，整體保溫結構的主要組成部分包括保溫層與保護層，在進行保溫施工的過程中，對整個管道運行進行水壓試驗具有重要的意義，確保全部設備及管道處于正常的情況下，對鍋爐汽機設備和管道采取全面的清潔措施，確保設備和管道均能夠符合保溫施工的相關要求，確保各個設備接縫的緊密性。其中對一些縫隙來說，需要結合具體情況對縫隙進行填充處理，這樣才能夠有效保證管道具有良好的防水性能和美觀性。除此之外，在整個保溫工程施工階段，對于其中存在的硬質保溫制品來說，需要對其采取伸縮縫設計，進而對一些設備通過支撐架進行有效固定，確保在進行分層保溫施工的過程中，能夠將伸縮縫有效錯開，同時需要對伸縮縫位置使用專門的保溫設計。

3.2 支撐設計

火電廠進行鍋爐汽機本體設備以及管道保溫施工的過程中，為了保證整個鍋爐汽機設備具有良好的保溫效果，對設備底部采取有效的支撐措施具有重要的意義，因此需要對設備加裝一些固定裝置，保證設備具有良好的保溫施工環(huán)境，尤其是對一些臥式設備的支撐設計來說，為了能夠確保支撐件安裝的質量與相關要求相符，避免對設備的閥門、管件造成不良影響。除此之外，在選擇支撐件的過程中，需要結合其支撐涉筆與管道內介質的溫度展開科學合理的設計，如果內部介質的穩(wěn)定性并未超過焊接承載環(huán)的支撐范圍，則能夠投入應用。但是對內部介質溫度高于設計的支撐件范圍進行設計的過程中，需要改變承重支撐件的材質，為了能夠保證支撐性能，對于一些需要直接焊接的位置來說，需要加裝相應的不銹鋼墊板。

3.3 固定件和捆扎件

在保溫施工階段，如果保溫層的材質和硬質，那么需要使用鉤釘方法對其進行有效固定，并且在實際施工過程中需要根據整個制品的自身尺寸，將固定件合理安裝在保溫層的樁柱中，進而強化其固定效果。而如果保溫施工過程中保溫層材料為軟質材料，則需要采用銷釘的方法對其進行固定。無論在固定階段使用何種方法，都需要采用低碳圓鋼材料完成制作，同時充分結合安裝固定數量與實際情況，為了能夠有效改善鍋爐汽機本體設備及管道振動情況，需要對固定裝置的鉤釘采取加大、加粗設計方法。

3.4 保護層設計

對火電廠鍋爐汽機本體設備及管道進行整體保護層設計的過程中，設計人員需要根據充分了解實際施工過程中使用的保溫材料性能，特別是對一些硬質保溫制品進行設計的過程中，需要合理選擇接縫的設計方法。對軟質保溫制品的保護層進行設計的過程中，通常情況下需要使用縱向搭接的方式進行合理設計。同時需要注意在進行搭接設計的過程中，如果需要進行搭接的尺寸大于30 mm，需要使用抽芯鉚釘對其進行固定處理，這樣才能有效保證整體保溫層的穩(wěn)定性。

4 火電廠鍋爐汽機本體設備和管道保溫施工工藝

4.1 材料選擇方面

結合現(xiàn)狀分析，火電廠鍋爐發(fā)電機組中存在較多的管道系統(tǒng)，不同的管道系統(tǒng)所使用的的保溫材料也存在一定的差異性，煙道以及風道多使用巖棉材料保溫，例如福建華電福州可門火電廠一期和二期煙風道（設計院部分）、福建省福鼎熱電廠工程主體施工A標段工程煙風道（設計院部分）的保溫設計采用巖棉縫氈進行保溫；并且如果介質的溫度超過350℃，則需要使用硅酸鋁制品材料進行保溫；反之，如果介質的溫度不足350℃，則需要使用巖棉制品材料進行保溫。對汽水管道保溫材料進行分析，如果管道直徑Φ≥38 mm，并且介質的溫度超過350℃，則需要選擇硅酸鋁制品材料，將其做成管殼；如果管道直徑Φ≥38 mm，并且介質的溫度超過50℃且低于350℃，則需要將巖棉材料做成管殼；如果管道直徑Φ＜38 mm，則將硅酸鋁纖維材料制成的繩子當做主要的保溫材料。全部的管道彎頭、管道閥以及異形件等均選擇與系統(tǒng)管道保溫材料相同的保溫棉制品進行保溫，用鋁合金板加工成閥門套或采購玻璃鋼閥門套進行加固，保證管道彎頭、閥門位置的保溫厚度和系統(tǒng)管道保溫厚度相同。在汽機本體設備和管道間，如果介質的溫度超過350℃，應使用硅酸鋁纖維填充進行保溫處理，如果介質的溫度不足350℃，應使用巖棉材料進行保溫。

通常情況下，保護層使用厚為0.7 mm的鋁合金板，如果管道直徑Φ≥38 mm，那么可以將厚度不足0.5 mm的鋁合金板應用于汽水管道，如果管道直徑Φ不足38 mm，并且保溫層的厚度超過80 mm，應將厚度不足0.1 mm的玻璃布應用于汽水管道，注意需要在其外層均勻涂抹一層水膠；多數情況下，煙風道的矩形截面保護層使用0.8 mm厚度的鋁皮材料，如果矩形截面較大，應該使用金屬壓型板材料，旨在對其進行有效保護。

4.2 施工技術

首先，工作人員需要對保溫設備和管道進行清潔處理，主要工作內容包括去除污漬、除垢等，保證其完全清潔，并且待管道徹底安裝完畢后對介質的實際溫度進行監(jiān)測，如果介質的溫度不足120℃，則需要對設備和管道實施第一層保護，也就是刷漆處理。將保溫處理應用于汽機本體設備和相關管道，常規(guī)情況下，管道選擇固定式保溫結構，并且閥門、法蘭、堵板、裝置和本體設備可以選擇拆卸式的保溫結構，同樣該結構也適用于主蒸汽蠕變檢測段的管道[1]。

其次，一些管道以及汽機本體設備的間隙具有特殊的要求，需要選擇硬質保溫材料，因此可以通過軟質材料對其進行有效填充。通常情況下，各個硬質保溫層的間距是高溫管道3～4 m的伸縮縫，在20～25 mm之間，中溫管道5～7 m伸縮縫超過25 mm，但是不足100 mm。對高溫管道來說，還需要將一些特殊保溫結構用于伸縮縫的外側位置。并且在閥門以及法蘭管件等位置合理設置保溫結構的支撐件，通常需要設置在上方位置，以防對螺栓的拆除產生不利影響。如果介質的溫度為450℃，那么則必須使用緊固承重環(huán)，如果介質的溫度不足450℃，那么則需要選擇焊接承重環(huán)。確保支撐件的寬度小于保溫層寬度10～20 mm，間距為1.5～2 m，高溫管道和低溫管道分別為3 m和5 m，如果上述管道之間使用氈、墊等保溫層，其厚度間距需大于1 m。因為管道系統(tǒng)性質的不同，所以需要選擇不同材質的材料保溫，并且保溫結構的固定件也存在明顯差異。如果保溫層選擇硬質材料，例如鉤釘和銷釘，固定件的間距需要在300～610 mm之間；如果保溫層選擇軟質材料，應使用銷釘以及自鎖墊片進行加固處理，固件和固件之間的距離需要小于350 mm[2]。通常情況下，鉤釘和銷釘的規(guī)格在Φ3～6 mm之間，材質多為鐵或者唐鋼，每平方米固定件的數量為底部大于等于8個，側部大于等于6個，對特殊振動部位來說，加固過程中可以適量增加單位面積中的鉤釘和銷釘數量。對直接焊接部位以及不銹鋼設備進行固定的過程中，必須選擇材質為不銹鋼的固件，如果情況較為特殊，選擇碳鋼固定件的過程中需要適量的添加一些鋼墊板或者墊圈。之后則需要對保溫結構進行捆扎處理，根據規(guī)定規(guī)格選擇合理的捆扎件。

對防潮層進行分析，防潮層的材料多為改性瀝青油氈、瀝青膠玻璃布、防水冷膠玻璃布等。如果設置防水冷膠玻璃布及瀝青膠玻璃布防潮層，需要在其中間位置添加一個低堿粗格玻璃布，規(guī)定的過程中需要選擇軟質捆扎件。

4.3 施工要求

在對鍋爐汽機本體設備和管道實施保溫施工的過程中，應加強對質量問題的重視。不僅需要選擇合適的保溫材料以及粘結材料，同時還需要合理應用保溫接縫施工技術，特別是對管道彎道、閥門和設備同管道的縫隙位置，需要嚴格施工，進行多次檢查。之后，需要確保鍋爐汽機本體設備及管道在完成保溫施工后具有一定的美觀性。在進行保溫的過程中，不管是使用包裹，還是捆扎或者其他的方法，都需要確保管道外層美觀、整潔、平整，如果情況允許可以對外層進行刷漆處理，均勻刷漆。除此之外，全部的保溫施工工藝都需要嚴格遵守厚度的要求、結構的要求以及材料的要求，保證施工的合理性、有效性[3]。

4.4 施工具體流程

火電廠鍋爐汽機本體設備保溫施工流程如下：①對鍋爐汽機本體設備進行精準測量；②根據廠家保溫圖紙設計要求，準備符合設計要求的保溫施工材料；③辦理工序交接單；④施工技術和安全交底；⑤進行腳手架的搭建工作；⑥對鍋爐汽機本體設備進行保溫施工；⑦進行鐵絲網的全面敷設；⑧抹面處理（或安裝保護層）；⑨全面驗收；⑩將腳手架全部拆除；?驗收結束。

管道系統(tǒng)保溫施工具體流程如下：①對管道進行全面準確測量；②根據測量結果和廠家保溫圖紙設計要求合理選擇保溫施工材料；③辦理工序交接單；④施工技術和安全交底；⑤進行腳手架的搭建工作；⑥對管道進行保溫施工；⑦安裝保護層（或涂層處理）；⑧驗收處理；⑨將腳手架拆除；⑩驗收結束。

4.5 維護和保養(yǎng)

通過合理有效地維護保養(yǎng)有助于提高鍋爐汽機本體設備的質量，延長保溫層以及保護層的使用壽命，因此日常維護保養(yǎng)工作必不可少。要做好管道防爆防范準備工作，完成施工后認真檢查接縫、閥門以及管道彎道位置，對保溫層進行檢查，查看其是否出現(xiàn)腐蝕或者變薄的情況。如果出現(xiàn)上述情況應及時采取有效的保護措施。除此之外，為了保證施工質量，需要全面落實質量方案和質量目標，制定科學合理的質量管理體系，實現(xiàn)對施工項目的過程控制，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，全面分析對保溫施工工藝應用造成影響的相關因素，實施工程質量的全過程控制管理，提高火電廠鍋爐汽機主體設備及管道保溫施工水平。

5 結語

綜上所述，鍋爐汽機本體設備及管道保溫施工工藝的主要部分包括保溫層、保護層、防潮層及其他加固件等，保溫結構及保護層的施工最為關鍵，應加以重視，除此之外還需要做好定期的維護保養(yǎng)工作，延長其使用壽命。