火力發(fā)電廠主蒸汽管道和再熱管道設(shè)計優(yōu)化

徐曙光

摘 要：在電廠系統(tǒng)中，主蒸汽管道和再熱管道是其重要構(gòu)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(jīng)濟效益，對電廠機組運行機制是否可靠也有重要影響。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；蒸汽管道；再熱管道設(shè)計

0 前言

隨著科技的不斷發(fā)展，主蒸汽管道和再熱管道的材料也在不斷被優(yōu)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(lián)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(chǔ)上進行改良的，也是美國材料試驗協(xié)會以及美國機械工程師協(xié)會要求使用的標(biāo)準(zhǔn)型鋼材?，F(xiàn)階段，我國有很多廠家能夠生產(chǎn)與設(shè)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(jīng)成熟的2-1-2形式。A335.P91鋼材被應(yīng)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(guī)格就由（Di383.9*72.2）轉(zhuǎn)化為（Di383.9*31），支管規(guī)格則由（Di224.02*55.5）轉(zhuǎn)化為（Di224.02*29）；再熱管道的主管規(guī)格由（Di634*31）轉(zhuǎn)化為（ Di634*21），支管規(guī)格則由（Di508*24.8）轉(zhuǎn)化為（ Di470*15）。這種情況的發(fā)生，也會使主蒸汽管道和再熱管道的設(shè)計與安裝發(fā)生改變，并帶來一定影響。

2 主蒸汽管道和再熱管道設(shè)計與安裝的影響

2.1 布置方面

當(dāng)A335.P91鋼材應(yīng)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(yīng)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(yīng)力，就可以將縮短管系的長度，以節(jié)約管道在電廠內(nèi)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(yīng)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(dāng)管壁厚度變薄以后，整個管道系統(tǒng)的重量就會大幅度降低，這樣就可以將管道的支撐結(jié)構(gòu)加以轉(zhuǎn)變。支吊架的負(fù)重情況也會大幅度下降，由于支吊架彈簧和恒吊規(guī)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(jié)約支吊架的構(gòu)成材料和成本。

2.3 A335.P91鋼材被應(yīng)用以后所帶來的其他影響

A335.P91鋼材在溫度較高的區(qū)域，允許使用應(yīng)力也會升高，不僅能減小管壁厚度，還能使高溫管件的結(jié)構(gòu)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(jīng)濟效益。A335.P91鋼材被應(yīng)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(tǒng)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(shè)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(jié)約了支吊架材料以外，支吊架在負(fù)重結(jié)構(gòu)上也得到了大量縮減，還能為鍋爐爐架的整體設(shè)計帶來很多好處，也就是說節(jié)省了爐架材料；此外，還可使支吊架附近的土建混凝土的負(fù)重量大大降低，節(jié)省了土建結(jié)構(gòu)工程成本。

3 A335.P91、A335.P22鋼材被應(yīng)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(yīng)用越來越廣泛，相關(guān)的管件制造廠在進行300MW與600MW的機組設(shè)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(guān)于A335.P91、A335.P22管材管件中已經(jīng)通過了國家級的技術(shù)評審，并在國內(nèi)進行了大量生產(chǎn)和應(yīng)用，取得了不錯的成績。使我國具備了生產(chǎn)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(nèi)工程使用這種管件提供了方便。

由此可見，A335.P91鋼材被應(yīng)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(yīng)用到主蒸汽管道上的所帶來的經(jīng)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(dāng)A335.P91管材被應(yīng)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(nèi)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(xiàn)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(nèi)還不合適?，F(xiàn)階段在電廠工程建設(shè)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(jié)論

主蒸汽管道和再熱管道的經(jīng)濟效益和使用是否穩(wěn)定對電廠投資與生產(chǎn)有著重要影響，因此，其材料優(yōu)化一直都是各電廠最為重視的。通過以上研究發(fā)現(xiàn)，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。

參考文獻：

[1]王魁漢等編著.溫度測量實用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)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(shè)備與管道 ，2014，45（01）：19-24.

[4]ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范國際性規(guī)范VIII第一冊壓力容器建造規(guī)則[S].2013.endprint