火力發電廠主蒸汽管道和再熱管道設計優化

徐曙光（寧波經濟技術開發區熱電有限責任公司，浙江 寧波 315803）

火力發電廠主蒸汽管道和再熱管道設計優化

徐曙光
（寧波經濟技術開發區熱電有限責任公司，浙江 寧波 315803）

在電廠系統中，主蒸汽管道和再熱管道是其重要構成部分，管道分布情況及材料的機械特點和高溫特點對電廠機組投資有著直接影響，不僅影響著電廠經濟效益，對電廠機組運行機制是否可靠也有重要影響。

火力發電廠；蒸汽管道；再熱管道設計

0 前言

隨著科技的不斷發展，主蒸汽管道和再熱管道的材料也在不斷被優化。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自動主汽門進口的管道，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中聯門進口的管道。

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的基礎上進行改良的，也是美國材料試驗協會以及美國機械工程師協會要求使用的標準型鋼材。現階段，我國有很多廠家能夠生產與設計適用于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成熟的2-1-2形式。A335.P91鋼材被應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，主蒸汽主管規格就由（Di383.9*72.2）轉化為（Di383.9*31），支管規格則由（Di224.02*55.5）轉化為（Di224.02*29）；再熱管道的主管規格由（Di634*31）轉化為（Di634*21），支管規格則由（Di508*24.8）轉化為（ Di470*15）。這種情況的發生，也會使主蒸汽管道和再熱管道的設計與安裝發生改變，并帶來一定影響。

2 主蒸汽管道和再熱管道設計與安裝的影響

2.1 布置方面

當A335.P91鋼材應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，管道的熱補性能也得到了提升。在進行管道布置工作中，管道的應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，確保了機組能夠長久安全使用[2]。如果能夠確保管道的應力，就可以將縮短管系的長度，以節約管道在電廠內部所占的空間。

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。當管壁厚度變薄以后，整個管道系統的重量就會大幅度降低，這樣就可以將管道的支撐結構加以轉變。支吊架的負重情況也會大幅度下降，由于支吊架彈簧和恒吊規格被減小，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約支吊架的構成材料和成本。

2.3 A335.P91鋼材被應用以后所帶來的其他影響

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

3 A335.P91、A335.P22鋼材被應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用越來越廣泛，相關的管件制造廠在進行300MW與600MW的機組設計時，也對這兩種管材進行了專門的研究，并取得了很多成果[3]。有些廠家在關于A335.P91、A335.P22管材管件中已經通過了國家級的技術評審，并在國內進行了大量生產和應用，取得了不錯的成績。使我國具備了生產A335.P91、A335.P22管材所需要的管件的實力，A335.P91、A335. P22管件不再依賴進口，為國內工程使用這種管件提供了方便。

由此可見，A335.P91鋼材被應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、支吊架的費用和工程安裝費中補充上來，成本上的投資也十分可觀，同時，A335.P91管材被應用到主蒸汽管道上的所帶來的經濟效益也很可觀。因此，建議在進行主蒸汽管道材料的選用上要使用A335.P91鋼材。

當A335.P91管材被應用到再熱管道以后，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電廠帶來的效益較小，但這種管材的成本費用和安裝費用與之前相比有了大幅度縮減。并且現階段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短期內還不合適。現階段在電廠工程建設中，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 結論

主蒸汽管道和再熱管道的經濟效益和使用是否穩定對電廠投資與生產有著重要影響，因此，其材料優化一直都是各電廠最為重視的。通過以上研究發現，在進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。

[1]王魁漢等編著.溫度測量實用技術[M].北京：機械工業出版社,2011（12）.

[2]GB/T9222-2012.水管鍋爐受壓元件強度計算[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度分析[J].化工設備與管道 ,2014,45（01）:19-24.

[4]ASME鍋爐及壓力容器規范國際性規范VIII第一冊壓力容器建造規則[S].2013.