某電廠保溫設計方案探討

余磊波

（國核電力規(guī)劃設計研究院有限公司 北京 100095）

1 引言

為減少火力發(fā)電廠設備和管道的散熱損失，滿足生產(chǎn)工藝的要求，改善生產(chǎn)環(huán)境，提高經(jīng)濟效益，故對設備和管道進行保溫。按《設備及管道絕熱技術通則》GB/T 4272-2008的要求，當外表面溫度高于50℃且需要減少散熱損失的設備和管道必須進行保溫。

2 保溫材料性能要求

導熱系數(shù)是評價保溫材料優(yōu)劣的重要指標，隨著密度和溫度的變化而變化；密度也是保溫材料的重要性能指標之一，通常密度越小，導熱系數(shù)就越小。保溫材料的選擇，在保溫材料性能滿足工藝要求的前提下，應選用導熱系數(shù)低、密度小、經(jīng)濟合理、施工方便、便于維護的保溫材料。而且，保溫材料及其制品的允許使用溫度應高于介質(zhì)的最高溫度。

3 保溫計算要求

為減少保溫結構散熱損失，保溫層厚度應按“經(jīng)濟厚度法”計算。根據(jù)《火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程》DL/T 5072-2007的要求，當環(huán)境溫度不高于27℃時，設備和管道保溫結構外表面溫度不應超過50℃。而且外表面散熱損失滿足《設備及管道絕熱技術通則》GB/T 4272-2008的要求。

4 鍋爐、汽輪機及四大管道的保溫

4.1 鍋爐保溫

鍋爐是機組的重要組成部分，合理的保溫結構和良好的施工工藝是保證鍋爐機組正常運行的必要條件，鍋爐保溫的基本作用是對鍋爐的管道、煙風道等進行絕熱，減少其散熱損失。鍋爐保溫分為耐火層和保溫層，耐火層一般選用耐火澆注料和耐火可塑料等，起到保護保溫材料或金屬密封板的作用；保溫層以選用輕質(zhì)保溫材料為主，如復合氧化鋁梳型磚、硅酸鋁耐火纖維毯、耐高溫玻璃棉，以減少散熱損失。保溫層施工范圍包括鍋爐四側(cè)水冷壁、后煙井四側(cè)包覆墻、爐頂大罩殼、大風箱、鍋爐范圍內(nèi)的汽水管道及煙道。保溫層采用保溫支撐鉤釘配合自鎖壓片固定形式。

4.2 汽輪機保溫

汽輪機保溫質(zhì)量的好壞，直接影響汽輪機的熱效率和壽命，在汽輪機頻繁啟動試運行階段表現(xiàn)更突出。良好的保溫可以減少汽輪機啟動、運行和停機時，上、下、左、右缸溫差，確保機組安全、可靠地在上述工況下運行，同時可以減少汽輪機本體及其管道表面的散熱損失，提高機組的熱效率。

4.2.1 汽輪機保溫工藝

4.2.1.1 傳統(tǒng)式保溫 傳統(tǒng)式保溫大多使用硅酸鋁或巖棉等保溫材料，采用多層包裹式的一種汽輪機保溫形式。雖然傳統(tǒng)式保溫易產(chǎn)生汽輪機表面包裹不均，從而造成缸體表面溫度不均，保溫后平均溫度偏高，熱能大量流失的缺點，但是由于傳統(tǒng)保溫形式具有投資少，易安裝的優(yōu)點，目前仍被大量使用于300MW、600MW及以下機組。

4.2.1.2 可拆卸式保溫 可拆卸式汽輪機保溫倉是把汽輪機的保溫分成了若干塊保溫組件組成，每一塊組件由保溫層、保護層、不銹鋼網(wǎng)、刺釘、搭扣和把手等構成。為了確保安裝便捷，每一塊的設計重量不超過35kg。兩塊之間采用先進的可調(diào)節(jié)不銹鋼搭扣連接，連接快速、牢固。在兩塊之間的間隙中鋪有硅酸鋁保溫薄板，硅酸鋁薄板用特種高溫粘合劑粘貼在玻璃鋼保護層的側(cè)壁上，用來起密封作用。再加上每一塊上的搭接邊使得密封更嚴密，確保熱量不外泄。

4.3 四大管道保溫

隨著機組參數(shù)提高、容量增大，高溫管道的保溫，尤其是四大管道的保溫已經(jīng)成為影響火力發(fā)電廠安全經(jīng)濟運行的重要因素。為節(jié)省投資，目前運行機組的四大管道的保溫材料：當介質(zhì)溫度低于350℃時，采用巖棉制品；當介質(zhì)溫度高于350℃時，采用硅酸鋁或硅酸鋁和巖棉的復合保溫。

4.3.1 四大管道保溫工藝

（1）根據(jù)《火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程》，介質(zhì)溫度小于350℃時，采用單層保溫；介質(zhì)溫度高于350℃時，采用耐高溫材料或復合保溫。適用于高溫段的保溫材料有硅酸鋁制品和硅酸鈣制品等，可以單獨使用，也可以在經(jīng)濟技術比較合理時，選擇硅酸鋁復合保溫。

（2）四大管道保溫材料常用的結構型式有管殼和氈兩種。保溫管殼施工方便，能夠精確控制保溫厚度，但運輸不便，運輸費用較大。氈具有運輸方便，但施工量較大，不便于精確控制控制保溫厚度。

4.3.2 保溫層厚度計算方法的選取 保溫層厚度的計算方法可分為經(jīng)濟厚度法、表面溫度法和熱平衡法。保溫層厚度的計算，對于單層保溫，保溫層厚度按經(jīng)濟厚度法計算；對于復合保溫，內(nèi)層厚度按表面溫度法計算，外層厚度按經(jīng)濟厚度法計算。經(jīng)濟厚度法的數(shù)學模型是：將管道散熱損失年費用函數(shù)與管道保溫結構投資年費用函數(shù)相迭加，生成的以保溫厚度為函數(shù)的保溫費用函數(shù)，該函數(shù)的最小極限值所對應的保溫層厚度為最佳經(jīng)濟厚度。

4.3.3 四大管道的保溫厚度計算 對高溫的主汽、熱段及冷段分別按單層硅酸鋁纖維管殼以及硅酸鋁纖維管殼和巖棉管殼的復合保溫，用經(jīng)濟厚度法計算管道的保溫厚度，并用27℃的環(huán)境溫度進行校核，得出滿足環(huán)境溫度為27℃時，保溫結構外表面溫度小于50℃的保溫厚度以及其他參數(shù)，對溫度較低的高壓給水采用巖棉管殼保溫，用經(jīng)濟厚度法計算管道的保溫厚度。最終得出四大管道保溫厚度及其他各參數(shù)，見表1。

表1 四大管道保溫說明表

5 結語

根據(jù)前面的論述，鍋爐的保溫，采用分區(qū)域保溫，主保溫材料采用硅酸鋁耐火纖維毯和高溫玻璃棉板。汽輪機采用可拆卸式保溫。高溫的四大管道采用硅酸鋁纖維管殼與巖棉管殼的復合保溫，低溫的四大管道采用巖棉管殼單層保溫。

[1]中華人民共和國行業(yè)標準.火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程[S].DL/T5072-2007.

[2]中華人民共和國國家標準.設備及管道保溫設計導則[S].GB/T8175-2008.

[3]中華人民共和國國家標準.設備及管道保溫設計通則[S].GB/T4272-2008.