火力發電廠小口徑管道設計優化分析

孟勝利+齊玄

摘 要：本文對國內在DN80以下汽水小管道常規設計及安裝習慣等方面存在的問題進行了歸納總結，并提出在設計上的改進措施，即對DN20及以上小口徑汽水管道也采用三維設計軟件進行模型設計，必要情況下進行應力分析，從而使小口徑管道布置合理、走線短捷、膨脹受控，達到節省材料量、節省初投資的目標。

關鍵詞：小口徑管道；DN80；火力發電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.149

1 小口徑汽水管道設計狀況概述

按照國內電力設計的慣例，DN80是火力發電廠大、小口徑管道的分界線，公稱通徑在DN80及以上的汽水管道由設計院進行詳細的布置和安裝設計，并對溫度在150℃以上的管道進行應力分析；公稱通徑DN80以下的小口徑汽水管道由設計院進行系統設計，并估列材料，而不進行管道布置和支吊架設計，由安裝單位根據現場實際情況進行施工。

在火力發電廠汽水系統當中，疏水、放水和放氣等小口徑管道數量很多，連接系統繁雜，如果對該部分管道也進行詳細的布置設計，將大大增加設計工作量。如果設計院沒有考慮小管道的安裝位置，現場往往缺乏統籌規劃，安裝較為零亂，影響整體外觀和工藝效果，而且隨著機組容量的不斷加大，高溫高壓的小管道越來越多，其運行安全性亦應當引起足夠重視。

隨著電力設計水平的提高，近年來對設計質量方面的管理標準日臻完善，在設計精細化方面的要求也在不斷提高。所以，在工程設計中對小口徑汽水管道進行整體詳細設計很有必要。

2 小口徑汽水管道安裝存在的問題

目前國內火電廠中口徑DN80以下的汽水管道的設計和安裝基本上都是由施工單位根據現場情況完成。由于施工單位水平的參差不齊，小口徑汽水管道往往存在布置隨意性大、影響主廠房整體美觀的情況，甚至會影響系統運行安全。歸納起來，主要存在以下幾種常見問題：

2.1 整體布置不美觀

主要原因是施工設計時沒有考慮整體布局效果。有時施工單位為節省管道材料，布置就近走直線，管道走向凌亂，和主廠房整體風格不符合；疏水擴容器集管連接處的小口徑管道間布置間距過小，相鄰的同排管道整體保溫，閥門錯開布置后，顯得雜亂。

2.2 檢修和操作不方便

管道布置時沒有考慮閥門的操作和檢修空間，造成運行人員檢修和操作非常困難；放水管道不經過漏斗直接排進就進的放水母管，運行人員無法觀測管道放水是否排放完畢，另外也無法及時發現閥門內漏。

2.3 存在安全隱患

一些高溫小口徑管道沒有經過應力計算，現場隨意安裝，支吊架普遍以剛性為主，補償考慮不周，造成管系熱態膨脹不暢，從而使管道在熱態下扭曲變形嚴重，影響安全。

2.4 設計單位所開列材料量和現場實際安裝量存在較大偏差

由于小管道沒有進行詳細設計，這部分管道材料往往靠設計人員經驗進行估取，但現場由于各種設備，管道和建筑梁柱的復雜性，加之一些小管道需要集中布置，往往和實際安裝量存在較大的偏差。對于開列少了的材料，在施工過程中由設計單位現場修改來解決；但對于開列多了的材料，又造成浪費，給業主單位增加了費用。

3 小口徑汽水管道優化設計措施

針對小口徑管道設計施工存在的問題，設計單位需在施工圖階段及時和業主單位及施工單位進行溝通，了解電廠運行習慣，在開展大口徑管道設計的同時開展小口徑管道的設計，在三維模型中布置管道，使得大、小管道整體上布置最優化，對重要的高溫管道進行應力計算，緊密結合主廠房內設備和通道實際情況，提高設計質量，目的是小口徑管道在現場集中布置，工藝美觀，走線短捷，布局合理，膨脹自由。

3.1 保證通暢，避免碰撞

結合大管道設計情況，整體考慮合理布置小管道，避免出現蜘蛛網式的混亂布置狀況。小管道就近接出，靠墻或靠柱子布置的管道及閥門適當加大間距，相鄰的同排管道分別保溫，閥門錯開有序布置，做到既節省空間、運行操作方便而且整體美觀。管道布置不僅要注意冷態位置，熱態下也不得與大管道相碰，不得與設備相碰，不得與土建基礎相碰，不得與管道支架相碰，要保溫的管道要注意留出保溫層厚度，不得妨礙管道膨脹，要便于管道支吊架的安裝。此外管道布置還要考慮管到疏水坡度，保證疏放水通暢。

3.2 集中布置，方便運行

小管道布置既要考慮節約管道材料量，又要考慮運行和檢修空間。可在鍋爐運轉層，零米層和疏水擴容器附近設置集中的疏水閥門站，鍋爐頂部設置集中的放氣管道，小管道布置有序美觀，閥門便于操作。在放水、放氣小口徑管道布置集中的地方集中設置漏斗，放水、放氣管道就近接入，經過漏斗匯總排入疏水母管，既便于運行人員觀察，也避免了隨意排放而使地面積水的現象。

3.3 應力計算、保證安全

小管道布置要考慮管道熱膨脹問題，對于 150℃和DN20以上管道進行應力計算，150℃以下管道通過合理布置實現自然補償。通過應力計算合理設置彈簧支吊架，避免熱態運行時管道出現卡死現象，保證管道安全運行。

3.4 優化設計，合理刪減

對于蒸汽和水管道上面的放氣小管道，由于只是在水壓試驗時候用，為減少漏點，建議在完成水壓試驗后，合理刪減閥門，加堵頭焊死，焊口進行100%無損探傷，確保管道不發生跑、冒、滴、漏的現象。

4 結論

經過對火力發電廠小口徑管道的設計優化，通過轉變設計觀念，提升設計手段，小口徑管道設計可做到設計合理，工藝美觀，走線短捷，布局合理，膨脹自由，并且開列的管道和支吊架材料量準確無誤，避免了施工單位因隨意安裝而造成的工程量超標，有效地控制小管道的安裝材料量，另外，對高溫管道的應力分析，還能確保管道的安全運行。endprint