探究電廠供熱改造廠內(nèi)部分蒸汽管道設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及對(duì)策

周傳錦

摘 要：本文主要對(duì)蒸汽管道設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了分析討論。在我們的日常生活中蒸汽作為一種特殊介質(zhì)得到了廣泛地應(yīng)用。蒸汽管道具有高流速、高壓、高溫等特點(diǎn)，蒸汽管道作為壓力管道的一種，蒸汽的輸送是通過(guò)管道完成的，為保證蒸汽管道高效、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，國(guó)家對(duì)于壓力管道的設(shè)計(jì)有法律條文、明確的規(guī)范。

關(guān)鍵詞：電廠供熱改造；設(shè)計(jì)特點(diǎn)；蒸汽管道；對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：TK01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 電廠內(nèi)部供熱改造的蒸汽管道的特點(diǎn)

電廠供熱改造廠區(qū)外蒸汽管道與（廠內(nèi)部分）蒸汽管道對(duì)比具有以下特點(diǎn)：（1）電廠內(nèi)蒸汽管道設(shè)計(jì)涉及配合接口、專(zhuān)業(yè)均較廠區(qū)外管道設(shè)計(jì)多，原來(lái)系統(tǒng)的銜接和今后系統(tǒng)的運(yùn)行必須要做好。（2）由于電廠內(nèi)高溫高壓管線設(shè)計(jì)難點(diǎn)更多。推力一定要盡量小，盡可能采用自然補(bǔ)償，對(duì)設(shè)備和原管系減少力和力矩，不能阻擋電廠的通道為前提，且能滿足在原來(lái)柱、梁上生根的原則。（3）因?yàn)檎羝艿赖氖欠裢旰茫瑖?yán)重危及著人身安全，故要求蒸汽管道的安全可靠性要更高。（4）電廠廠房?jī)?nèi)的管線布置空間是有限的。由于圖紙版次較多，年代久遠(yuǎn)，很多電廠布置的管線比較多且管線錯(cuò)綜復(fù)雜，很難找到原先設(shè)計(jì)好的圖紙，即便找到，現(xiàn)場(chǎng)和圖紙很難吻合。（5）蒸汽管道系統(tǒng)對(duì)支吊架在電廠內(nèi)的要求比較高。廠內(nèi)的支吊架的設(shè)計(jì)，對(duì)廠房布置應(yīng)充分了解，為了保證支吊點(diǎn)受力，準(zhǔn)確確定支吊點(diǎn)的位置。

2 蒸汽管道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）管道類(lèi)別。蒸汽管道一定要根據(jù)工程實(shí)際情況對(duì)具體類(lèi)別進(jìn)行確定，它的類(lèi)別可能為GB管道中的GD管道、GC管道、第2類(lèi)，壓力管道類(lèi)別分：工業(yè)管道（GC類(lèi)）、動(dòng)力管道（GD類(lèi)）、長(zhǎng)輸管道（GA類(lèi)）、城鎮(zhèn)管道（GB類(lèi)）。蒸汽管道作為壓力管道的一種，在設(shè)計(jì)時(shí)首先對(duì)管道所屬的類(lèi)別必須明確，它決定著管道驗(yàn)收、設(shè)計(jì)、制作、施工的標(biāo)準(zhǔn)，是管道安全運(yùn)行、穩(wěn)定的重要保障。工程安裝、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)也應(yīng)相對(duì)應(yīng)。還應(yīng)注明，當(dāng)管道屬于GC1時(shí)是其中的第幾項(xiàng)，如GC1（3）。（2）管道布置。在設(shè)計(jì)蒸汽管道時(shí)要達(dá)到一定的效果。蒸汽管道需要具備一定的剛性，才能防止動(dòng)態(tài)荷載產(chǎn)生的沖擊（包括風(fēng)載、地震荷載等）；蒸汽管道的柔性必須足夠，鍋爐、汽機(jī)等設(shè)備接口推力的要求才能得到滿足，管道疏放水形式、位置合理，管道敷設(shè)盡量縮短以減少損耗；管道的支吊架、形式間距必須符合規(guī)定；布置儀表元件、閥門(mén)時(shí)應(yīng)以管道布置美觀，方便為主。（3）應(yīng)力計(jì)算。目前，鷹圖公司的CAESARⅡ軟件在蒸汽管道應(yīng)力計(jì)算方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，該軟件可以模擬非線性約束，用戶(hù)可以根據(jù)自身的要求進(jìn)行配置計(jì)算選項(xiàng)，工況組合。可以分析與運(yùn)算汽錘、地震等動(dòng)態(tài)。軟件內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)為ASME標(biāo)準(zhǔn)，故管道材質(zhì)的匹配問(wèn)題以及在使用時(shí)的單位換算要特別注意。（4）管道設(shè)計(jì)參數(shù)確定。如果是工業(yè)管道則要根據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》或《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（工業(yè)管道）》等相關(guān)文件來(lái)確定設(shè)計(jì)溫度、壓力；在選擇管道設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，管道類(lèi)別確定以后，如果是GB2類(lèi)管道就要參考哪個(gè)具體文件來(lái)確定設(shè)計(jì)溫度、壓力；如果是動(dòng)力管道（GD類(lèi)）就要根據(jù)《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》或《電廠動(dòng)力管道設(shè)計(jì)規(guī)范》來(lái)確定設(shè)計(jì)溫度、壓力。管道所使用的材料就可以確定，在設(shè)計(jì)參數(shù)確定之后，要注意的是同種材料使用范圍在不同的國(guó)標(biāo)下是不同的，這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)要注明所用材料的標(biāo)準(zhǔn)及號(hào)以。

3 針對(duì)電廠供熱改造（廠內(nèi)部分）蒸汽管道特點(diǎn)的對(duì)策

（1）前期的準(zhǔn)備工作。明確設(shè)計(jì)范圍、管徑、管材、流量、計(jì)算范圍、介質(zhì)參數(shù)、設(shè)計(jì)原則及其他參數(shù)的前提下，對(duì)主廠房系統(tǒng)流程圖，布置圖了解和研究等，注意管道空間布局的合理性，并結(jié)合土建結(jié)構(gòu)圖核定管線路徑。（2）管材實(shí)際選用中的注意事項(xiàng)。在真正設(shè)計(jì)選擇管材時(shí)，不能一概而論，還需要考慮多方面因素，需要根據(jù)實(shí)際情況；例如，需要設(shè)計(jì)一根DN300廠內(nèi)高壓蒸汽管道，200m長(zhǎng)，設(shè)計(jì)壓力為10MPa，設(shè)計(jì)溫度為560℃，我們應(yīng)該選用上面材料介紹的12Cr2MoG（GB5310-2008），但是此時(shí)管道選用的是δ≥24mm的壁厚的蒸汽管道，因?yàn)樵趯?shí)際選用時(shí)12Cr2MoG許用應(yīng)力σ=79MPa，根據(jù)計(jì)算得出此時(shí)選用的管道壁厚δ=23.1mm，按照目前200m長(zhǎng)管道價(jià)格為84.04萬(wàn)，12Cr2MoG單價(jià)為2.2萬(wàn)元/t，根據(jù)計(jì)算管道鋼材的荷重為 191kg/m，但若選用10Cr9Mo1VNb（GB5310-2008）材質(zhì)管道，根據(jù)計(jì)算得出選用的管道壁厚δ=17.5mm，管道許用應(yīng)力σ=97MPa，管道應(yīng)選用δ≥18mm的壁厚的蒸汽管道，因此管道的荷重應(yīng)為140kg/m，200m長(zhǎng)管道，按照目前10Cr9Mo1VNb單價(jià)為3萬(wàn)元/t，價(jià)格應(yīng)為84萬(wàn)，同時(shí)管托、管架、彈簧支吊架等管道的配件均隨著管道的荷重增加直接增大。（3）正確選擇和合理布置支吊架，做好管道應(yīng)力計(jì)算與分析工作。正確合理的對(duì)管道限位、固定、支承或懸吊，管系能夠控制對(duì)接口設(shè)備的推力、力矩以及管系應(yīng)力水平，保證接口和管道設(shè)備能夠長(zhǎng)期安全的運(yùn)行。管道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是分析與計(jì)算管道應(yīng)力，管道所連接的設(shè)備要根據(jù)推理的限定來(lái)滿足其要求，可為管道的經(jīng)濟(jì)分析提供依據(jù)，盡可能經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)管道，對(duì)所設(shè)計(jì)的管道也可以安全性和強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。作為業(yè)主方，設(shè)計(jì)方的對(duì)接和設(shè)備訂貨方應(yīng)協(xié)調(diào)好，以保證管道和設(shè)備的完好連接，保證設(shè)備管口的推力在安全范圍之內(nèi)。（4）現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核。核實(shí)管道走向和支吊點(diǎn)的布置位置是否得當(dāng)是現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核主要內(nèi)容，已有的設(shè)備位置和管道與所設(shè)計(jì)的支吊點(diǎn)是否相沖突，在梁、柱上是否能生根，為滿足支、吊的要求，對(duì)梁、柱進(jìn)行加強(qiáng)或增設(shè)橫梁的形式，必要時(shí)要采取相應(yīng)的措施，并確?，F(xiàn)場(chǎng)疏水的設(shè)置是否有遺漏。在圖紙進(jìn)行的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，在設(shè)計(jì)方做好系統(tǒng)及平面布置圖等初步設(shè)計(jì)圖紙后，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核工作應(yīng)及時(shí)進(jìn)行。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，做足前期工作，業(yè)主、設(shè)備供貨方及設(shè)計(jì)方應(yīng)充分溝通，在進(jìn)行電廠供熱改造（廠內(nèi)部分）蒸汽管道設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)這些年對(duì)電廠機(jī)組供熱改造（廠內(nèi)部分）蒸汽管道設(shè)計(jì)等項(xiàng)目，作為電廠技術(shù)人員，要求必須做到用心、細(xì)心、耐心，設(shè)計(jì)方和業(yè)主方必須相互配合好，保證蒸汽管道和相關(guān)設(shè)備及供熱機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] DL/T-5054，火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].