火電廠鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備及管道保溫的施工工藝分析

顏亮

（中國電建集團(tuán)福建工程有限公司，福建 福州350000）

火力發(fā)電是中國發(fā)電的最主要方式之一，現(xiàn)如今隨著火電廠發(fā)電水平的不斷提高，其發(fā)電機(jī)組的參數(shù)也變得越來越高，容量也變得越來越大，為了進(jìn)一步降低鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備以及管道運(yùn)行過程中形成的熱損失，提高鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備質(zhì)量以及管道保溫質(zhì)量十分重要，這樣才能確保鍋爐汽機(jī)始終處于高效穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下。因此，對火電廠來說，做好鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備和管道保溫工作具有重要意義，不僅提高了汽輪機(jī)的保溫質(zhì)量，以防熱損失嚴(yán)重使熱效率低下；還提高了鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備質(zhì)量及使用壽命，有助于使火電廠獲得客觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。

1 火電廠鍋爐概述

常規(guī)情況下，鍋筒、受熱面、集箱和管道、煙風(fēng)道、燃燒設(shè)備等管道系統(tǒng)共同組成了火電廠鍋爐，其中鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備以及壓力管道是其重要設(shè)備，并且施工質(zhì)量的優(yōu)劣對火電廠發(fā)電供電的安全穩(wěn)定與否有決定性作用。設(shè)備本體和壓力管道采取有效的保溫工藝能夠進(jìn)一步減少鍋爐的熱損耗，對于預(yù)防壓力管道受侵蝕具有重要的意義。所以為了進(jìn)一步降低能量損耗，提高火電廠節(jié)能效益，采取保溫施工具有重要的意義。

2 火力發(fā)電廠能耗影響因素

2.1 通流性

在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組具體運(yùn)行過程中，通流性對氣流機(jī)組的實(shí)際蒸汽做功效率有直接的影響，如果整個(gè)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的通流性不足，會(huì)直接導(dǎo)致汽輪機(jī)組消耗大量的能源資源以保障機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。如果整個(gè)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的通流性符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，有助于改善火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行階段的通流面積與氣流量，進(jìn)而有效提高汽輪機(jī)組的實(shí)際缸內(nèi)運(yùn)行效率，有效降低火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的能耗量。

2.2 氣缸效率

氣缸效率是影響火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組能源消耗的主要因素之一。結(jié)合現(xiàn)狀分析，多數(shù)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的安裝、管理和維護(hù)等相關(guān)工作的落實(shí)仍存在一定的問題，同時(shí)，對火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析可知，汽輪機(jī)組在具體運(yùn)行階段中的氣缸效率通常低于實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，所以中國多數(shù)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的氣缸效率低于國際標(biāo)準(zhǔn)水平。另外，因?yàn)榛鹆Πl(fā)電廠汽輪機(jī)組氣缸效率的下降會(huì)對整個(gè)汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)形成的能耗產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而導(dǎo)致火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中的能源消耗幅度增加。

2.3 出力系數(shù)

出力系數(shù)是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行階段的一項(xiàng)主要指標(biāo)，與整個(gè)火電廠汽輪機(jī)組的能源消耗存在密切關(guān)系。如果電網(wǎng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)下，因?yàn)椴煌瑫r(shí)間段內(nèi)電力符合通常會(huì)發(fā)生一定的變化，電力高峰值和電力低估值波動(dòng)較大，而火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行需要適應(yīng)電力供應(yīng)變化帶來的不同強(qiáng)度的電力負(fù)荷，進(jìn)而保證火電廠汽輪機(jī)組調(diào)整電力負(fù)荷的過程中額外消耗一定的能源資源。

2.4 氣壓和溫度

如果火力發(fā)電廠氣流機(jī)組處于正常、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下，汽輪機(jī)組周圍環(huán)境中氣壓、溫度的變化對其實(shí)際運(yùn)行效果有重要的影響。如果火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組在水壓較低的狀態(tài)下，難以調(diào)整燃料燃燒進(jìn)而滿足汽輪機(jī)組正常運(yùn)行的能量，便會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)組的蒸汽流量明顯增加，蒸汽氣壓快速下降，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行效率下降。同時(shí)，火力發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行過程中隨著吹入空氣的比重升高，染料燃燒能量供應(yīng)的不足甚至噴水量的增加，都會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致火力發(fā)電廠鍋爐周圍受熱面存在嚴(yán)重積垢的情況，最終導(dǎo)致整個(gè)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組需要消耗大量的熱量滿足其正常運(yùn)行的要求。

3 火電廠鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備及管道的保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

不但需要對保溫材料進(jìn)行科學(xué)、合理的選擇，同時(shí)還需要做好火電廠鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備以及管道保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，整體保溫結(jié)構(gòu)的主要組成部分包括保溫層與保護(hù)層，在進(jìn)行保溫施工的過程中，對整個(gè)管道運(yùn)行進(jìn)行水壓試驗(yàn)具有重要的意義，確保全部設(shè)備及管道處于正常的情況下，對鍋爐汽機(jī)設(shè)備和管道采取全面的清潔措施，確保設(shè)備和管道均能夠符合保溫施工的相關(guān)要求，確保各個(gè)設(shè)備接縫的緊密性。其中對一些縫隙來說，需要結(jié)合具體情況對縫隙進(jìn)行填充處理，這樣才能夠有效保證管道具有良好的防水性能和美觀性。除此之外，在整個(gè)保溫工程施工階段，對于其中存在的硬質(zhì)保溫制品來說，需要對其采取伸縮縫設(shè)計(jì)，進(jìn)而對一些設(shè)備通過支撐架進(jìn)行有效固定，確保在進(jìn)行分層保溫施工的過程中，能夠?qū)⑸炜s縫有效錯(cuò)開，同時(shí)需要對伸縮縫位置使用專門的保溫設(shè)計(jì)。

3.2 支撐設(shè)計(jì)

火電廠進(jìn)行鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備以及管道保溫施工的過程中，為了保證整個(gè)鍋爐汽機(jī)設(shè)備具有良好的保溫效果，對設(shè)備底部采取有效的支撐措施具有重要的意義，因此需要對設(shè)備加裝一些固定裝置，保證設(shè)備具有良好的保溫施工環(huán)境，尤其是對一些臥式設(shè)備的支撐設(shè)計(jì)來說，為了能夠確保支撐件安裝的質(zhì)量與相關(guān)要求相符，避免對設(shè)備的閥門、管件造成不良影響。除此之外，在選擇支撐件的過程中，需要結(jié)合其支撐涉筆與管道內(nèi)介質(zhì)的溫度展開科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，如果內(nèi)部介質(zhì)的穩(wěn)定性并未超過焊接承載環(huán)的支撐范圍，則能夠投入應(yīng)用。但是對內(nèi)部介質(zhì)溫度高于設(shè)計(jì)的支撐件范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要改變承重支撐件的材質(zhì)，為了能夠保證支撐性能，對于一些需要直接焊接的位置來說，需要加裝相應(yīng)的不銹鋼墊板。

3.3 固定件和捆扎件

在保溫施工階段，如果保溫層的材質(zhì)和硬質(zhì)，那么需要使用鉤釘方法對其進(jìn)行有效固定，并且在實(shí)際施工過程中需要根據(jù)整個(gè)制品的自身尺寸，將固定件合理安裝在保溫層的樁柱中，進(jìn)而強(qiáng)化其固定效果。而如果保溫施工過程中保溫層材料為軟質(zhì)材料，則需要采用銷釘?shù)姆椒▽ζ溥M(jìn)行固定。無論在固定階段使用何種方法，都需要采用低碳圓鋼材料完成制作，同時(shí)充分結(jié)合安裝固定數(shù)量與實(shí)際情況，為了能夠有效改善鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備及管道振動(dòng)情況，需要對固定裝置的鉤釘采取加大、加粗設(shè)計(jì)方法。

3.4 保護(hù)層設(shè)計(jì)

對火電廠鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備及管道進(jìn)行整體保護(hù)層設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)充分了解實(shí)際施工過程中使用的保溫材料性能，特別是對一些硬質(zhì)保溫制品進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要合理選擇接縫的設(shè)計(jì)方法。對軟質(zhì)保溫制品的保護(hù)層進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，通常情況下需要使用縱向搭接的方式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。同時(shí)需要注意在進(jìn)行搭接設(shè)計(jì)的過程中，如果需要進(jìn)行搭接的尺寸大于30 mm，需要使用抽芯鉚釘對其進(jìn)行固定處理，這樣才能有效保證整體保溫層的穩(wěn)定性。

4 火電廠鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備和管道保溫施工工藝

4.1 材料選擇方面

結(jié)合現(xiàn)狀分析，火電廠鍋爐發(fā)電機(jī)組中存在較多的管道系統(tǒng)，不同的管道系統(tǒng)所使用的的保溫材料也存在一定的差異性，煙道以及風(fēng)道多使用巖棉材料保溫，例如福建華電福州可門火電廠一期和二期煙風(fēng)道（設(shè)計(jì)院部分）、福建省福鼎熱電廠工程主體施工A標(biāo)段工程煙風(fēng)道（設(shè)計(jì)院部分）的保溫設(shè)計(jì)采用巖棉縫氈進(jìn)行保溫；并且如果介質(zhì)的溫度超過350℃，則需要使用硅酸鋁制品材料進(jìn)行保溫；反之，如果介質(zhì)的溫度不足350℃，則需要使用巖棉制品材料進(jìn)行保溫。對汽水管道保溫材料進(jìn)行分析，如果管道直徑Φ≥38 mm，并且介質(zhì)的溫度超過350℃，則需要選擇硅酸鋁制品材料，將其做成管殼；如果管道直徑Φ≥38 mm，并且介質(zhì)的溫度超過50℃且低于350℃，則需要將巖棉材料做成管殼；如果管道直徑Φ＜38 mm，則將硅酸鋁纖維材料制成的繩子當(dāng)做主要的保溫材料。全部的管道彎頭、管道閥以及異形件等均選擇與系統(tǒng)管道保溫材料相同的保溫棉制品進(jìn)行保溫，用鋁合金板加工成閥門套或采購玻璃鋼閥門套進(jìn)行加固，保證管道彎頭、閥門位置的保溫厚度和系統(tǒng)管道保溫厚度相同。在汽機(jī)本體設(shè)備和管道間，如果介質(zhì)的溫度超過350℃，應(yīng)使用硅酸鋁纖維填充進(jìn)行保溫處理，如果介質(zhì)的溫度不足350℃，應(yīng)使用巖棉材料進(jìn)行保溫。

通常情況下，保護(hù)層使用厚為0.7 mm的鋁合金板，如果管道直徑Φ≥38 mm，那么可以將厚度不足0.5 mm的鋁合金板應(yīng)用于汽水管道，如果管道直徑Φ不足38 mm，并且保溫層的厚度超過80 mm，應(yīng)將厚度不足0.1 mm的玻璃布應(yīng)用于汽水管道，注意需要在其外層均勻涂抹一層水膠；多數(shù)情況下，煙風(fēng)道的矩形截面保護(hù)層使用0.8 mm厚度的鋁皮材料，如果矩形截面較大，應(yīng)該使用金屬壓型板材料，旨在對其進(jìn)行有效保護(hù)。

4.2 施工技術(shù)

首先，工作人員需要對保溫設(shè)備和管道進(jìn)行清潔處理，主要工作內(nèi)容包括去除污漬、除垢等，保證其完全清潔，并且待管道徹底安裝完畢后對介質(zhì)的實(shí)際溫度進(jìn)行監(jiān)測，如果介質(zhì)的溫度不足120℃，則需要對設(shè)備和管道實(shí)施第一層保護(hù)，也就是刷漆處理。將保溫處理應(yīng)用于汽機(jī)本體設(shè)備和相關(guān)管道，常規(guī)情況下，管道選擇固定式保溫結(jié)構(gòu)，并且閥門、法蘭、堵板、裝置和本體設(shè)備可以選擇拆卸式的保溫結(jié)構(gòu)，同樣該結(jié)構(gòu)也適用于主蒸汽蠕變檢測段的管道[1]。

其次，一些管道以及汽機(jī)本體設(shè)備的間隙具有特殊的要求，需要選擇硬質(zhì)保溫材料，因此可以通過軟質(zhì)材料對其進(jìn)行有效填充。通常情況下，各個(gè)硬質(zhì)保溫層的間距是高溫管道3～4 m的伸縮縫，在20～25 mm之間，中溫管道5～7 m伸縮縫超過25 mm，但是不足100 mm。對高溫管道來說，還需要將一些特殊保溫結(jié)構(gòu)用于伸縮縫的外側(cè)位置。并且在閥門以及法蘭管件等位置合理設(shè)置保溫結(jié)構(gòu)的支撐件，通常需要設(shè)置在上方位置，以防對螺栓的拆除產(chǎn)生不利影響。如果介質(zhì)的溫度為450℃，那么則必須使用緊固承重環(huán)，如果介質(zhì)的溫度不足450℃，那么則需要選擇焊接承重環(huán)。確保支撐件的寬度小于保溫層寬度10～20 mm，間距為1.5～2 m，高溫管道和低溫管道分別為3 m和5 m，如果上述管道之間使用氈、墊等保溫層，其厚度間距需大于1 m。因?yàn)楣艿老到y(tǒng)性質(zhì)的不同，所以需要選擇不同材質(zhì)的材料保溫，并且保溫結(jié)構(gòu)的固定件也存在明顯差異。如果保溫層選擇硬質(zhì)材料，例如鉤釘和銷釘，固定件的間距需要在300～610 mm之間；如果保溫層選擇軟質(zhì)材料，應(yīng)使用銷釘以及自鎖墊片進(jìn)行加固處理，固件和固件之間的距離需要小于350 mm[2]。通常情況下，鉤釘和銷釘?shù)囊?guī)格在Φ3～6 mm之間，材質(zhì)多為鐵或者唐鋼，每平方米固定件的數(shù)量為底部大于等于8個(gè)，側(cè)部大于等于6個(gè)，對特殊振動(dòng)部位來說，加固過程中可以適量增加單位面積中的鉤釘和銷釘數(shù)量。對直接焊接部位以及不銹鋼設(shè)備進(jìn)行固定的過程中，必須選擇材質(zhì)為不銹鋼的固件，如果情況較為特殊，選擇碳鋼固定件的過程中需要適量的添加一些鋼墊板或者墊圈。之后則需要對保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行捆扎處理，根據(jù)規(guī)定規(guī)格選擇合理的捆扎件。

對防潮層進(jìn)行分析，防潮層的材料多為改性瀝青油氈、瀝青膠玻璃布、防水冷膠玻璃布等。如果設(shè)置防水冷膠玻璃布及瀝青膠玻璃布防潮層，需要在其中間位置添加一個(gè)低堿粗格玻璃布，規(guī)定的過程中需要選擇軟質(zhì)捆扎件。

4.3 施工要求

在對鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備和管道實(shí)施保溫施工的過程中，應(yīng)加強(qiáng)對質(zhì)量問題的重視。不僅需要選擇合適的保溫材料以及粘結(jié)材料，同時(shí)還需要合理應(yīng)用保溫接縫施工技術(shù)，特別是對管道彎道、閥門和設(shè)備同管道的縫隙位置，需要嚴(yán)格施工，進(jìn)行多次檢查。之后，需要確保鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備及管道在完成保溫施工后具有一定的美觀性。在進(jìn)行保溫的過程中，不管是使用包裹，還是捆扎或者其他的方法，都需要確保管道外層美觀、整潔、平整，如果情況允許可以對外層進(jìn)行刷漆處理，均勻刷漆。除此之外，全部的保溫施工工藝都需要嚴(yán)格遵守厚度的要求、結(jié)構(gòu)的要求以及材料的要求，保證施工的合理性、有效性[3]。

4.4 施工具體流程

火電廠鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備保溫施工流程如下：①對鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)測量；②根據(jù)廠家保溫圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)備符合設(shè)計(jì)要求的保溫施工材料；③辦理工序交接單；④施工技術(shù)和安全交底；⑤進(jìn)行腳手架的搭建工作；⑥對鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備進(jìn)行保溫施工；⑦進(jìn)行鐵絲網(wǎng)的全面敷設(shè)；⑧抹面處理（或安裝保護(hù)層）；⑨全面驗(yàn)收；⑩將腳手架全部拆除；?驗(yàn)收結(jié)束。

管道系統(tǒng)保溫施工具體流程如下：①對管道進(jìn)行全面準(zhǔn)確測量；②根據(jù)測量結(jié)果和廠家保溫圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求合理選擇保溫施工材料；③辦理工序交接單；④施工技術(shù)和安全交底；⑤進(jìn)行腳手架的搭建工作；⑥對管道進(jìn)行保溫施工；⑦安裝保護(hù)層（或涂層處理）；⑧驗(yàn)收處理；⑨將腳手架拆除；⑩驗(yàn)收結(jié)束。

4.5 維護(hù)和保養(yǎng)

通過合理有效地維護(hù)保養(yǎng)有助于提高鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備的質(zhì)量，延長保溫層以及保護(hù)層的使用壽命，因此日常維護(hù)保養(yǎng)工作必不可少。要做好管道防爆防范準(zhǔn)備工作，完成施工后認(rèn)真檢查接縫、閥門以及管道彎道位置，對保溫層進(jìn)行檢查，查看其是否出現(xiàn)腐蝕或者變薄的情況。如果出現(xiàn)上述情況應(yīng)及時(shí)采取有效的保護(hù)措施。除此之外，為了保證施工質(zhì)量，需要全面落實(shí)質(zhì)量方案和質(zhì)量目標(biāo)，制定科學(xué)合理的質(zhì)量管理體系，實(shí)現(xiàn)對施工項(xiàng)目的過程控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，全面分析對保溫施工工藝應(yīng)用造成影響的相關(guān)因素，實(shí)施工程質(zhì)量的全過程控制管理，提高火電廠鍋爐汽機(jī)主體設(shè)備及管道保溫施工水平。

5 結(jié)語

綜上所述，鍋爐汽機(jī)本體設(shè)備及管道保溫施工工藝的主要部分包括保溫層、保護(hù)層、防潮層及其他加固件等，保溫結(jié)構(gòu)及保護(hù)層的施工最為關(guān)鍵，應(yīng)加以重視，除此之外還需要做好定期的維護(hù)保養(yǎng)工作，延長其使用壽命。