探究电厂供热改造厂内部分蒸汽管道设计的特点及对策

周传锦

摘 要：本文主要对蒸汽管道设计中需要注意的问题进行了分析讨论。在我们的日常生活中蒸汽作为一种特殊介质得到了广泛地应用。蒸汽管道具有高流速、高压、高温等特点，蒸汽管道作为压力管道的一种，蒸汽的输送是通过管道完成的，为保证蒸汽管道高效、安全、稳定地运行，国家对于压力管道的设计有法律条文、明确的规范。

关键词：电厂供热改造；设计特点；蒸汽管道；对策

中图分类号：TK01 文献标识码：A

1 电厂内部供热改造的蒸汽管道的特点

电厂供热改造厂区外蒸汽管道与（厂内部分）蒸汽管道对比具有以下特点：（1）电厂内蒸汽管道设计涉及配合接口、专业均较厂区外管道设计多，原来系统的衔接和今后系统的运行必须要做好。（2）由于电厂内高温高压管线设计难点更多。推力一定要尽量小，尽可能采用自然补偿，对设备和原管系减少力和力矩，不能阻挡电厂的通道为前提，且能满足在原来柱、梁上生根的原则。（3）因为蒸汽管道的是否完好，严重危及着人身安全，故要求蒸汽管道的安全可靠性要更高。（4）电厂厂房内的管线布置空间是有限的。由于图纸版次较多，年代久远，很多电厂布置的管线比较多且管线错综复杂，很难找到原先设计好的图纸，即便找到，现场和图纸很难吻合。（5）蒸汽管道系统对支吊架在电厂内的要求比较高。厂内的支吊架的设计，对厂房布置应充分了解，为了保证支吊点受力，准确确定支吊点的位置。

2 蒸汽管道设计中应注意的问题

（1）管道类别。蒸汽管道一定要根据工程实际情况对具体类别进行确定，它的类别可能为GB管道中的GD管道、GC管道、第2类，压力管道类别分：工业管道（GC类）、动力管道（GD类）、长输管道（GA类）、城镇管道（GB类）。蒸汽管道作为压力管道的一种，在设计时首先对管道所属的类别必须明确，它决定着管道验收、设计、制作、施工的标准，是管道安全运行、稳定的重要保障。工程安装、验收标准、设计也应相对应。还应注明，当管道属于GC1时是其中的第几项，如GC1（3）。（2）管道布置。在设计蒸汽管道时要达到一定的效果。蒸汽管道需要具备一定的刚性，才能防止动态荷载产生的冲击（包括风载、地震荷载等）；蒸汽管道的柔性必须足够，锅炉、汽机等设备接口推力的要求才能得到满足，管道疏放水形式、位置合理，管道敷設尽量缩短以减少损耗；管道的支吊架、形式间距必须符合规定；布置仪表元件、阀门时应以管道布置美观，方便为主。（3）应力计算。目前，鹰图公司的CAESARⅡ软件在蒸汽管道应力计算方面的应用越来越广泛，该软件可以模拟非线性约束，用户可以根据自身的要求进行配置计算选项，工况组合。可以分析与运算汽锤、地震等动态。软件内置标准为ASME标准，故管道材质的匹配问题以及在使用时的单位换算要特别注意。（4）管道设计参数确定。如果是工业管道则要根据《工业金属管道设计规范》或《压力管道安全技术监察规程（工业管道）》等相关文件来确定设计温度、压力；在选择管道设计参数时，管道类别确定以后，如果是GB2类管道就要参考哪个具体文件来确定设计温度、压力；如果是动力管道（GD类）就要根据《火力发电厂汽水管道设计技术规程》或《电厂动力管道设计规范》来确定设计温度、压力。管道所使用的材料就可以确定，在设计参数确定之后，要注意的是同种材料使用范围在不同的国标下是不同的，这就要求我们设计时要注明所用材料的标准及号以。

3 针对电厂供热改造（厂内部分）蒸汽管道特点的对策

（1）前期的准备工作。明确设计范围、管径、管材、流量、计算范围、介质参数、设计原则及其他参数的前提下，对主厂房系统流程图，布置图了解和研究等，注意管道空间布局的合理性，并结合土建结构图核定管线路径。（2）管材实际选用中的注意事项。在真正设计选择管材时，不能一概而论，还需要考虑多方面因素，需要根据实际情况；例如，需要设计一根DN300厂内高压蒸汽管道，200m长，设计压力为10MPa，设计温度为560℃，我们应该选用上面材料介绍的12Cr2MoG（GB5310-2008），但是此时管道选用的是δ≥24mm的壁厚的蒸汽管道，因为在实际选用时12Cr2MoG许用应力σ=79MPa，根据计算得出此时选用的管道壁厚δ=23.1mm，按照目前200m长管道价格为84.04万，12Cr2MoG单价为2.2万元/t，根据计算管道钢材的荷重为 191kg/m，但若选用10Cr9Mo1VNb（GB5310-2008）材质管道，根据计算得出选用的管道壁厚δ=17.5mm，管道许用应力σ=97MPa，管道应选用δ≥18mm的壁厚的蒸汽管道，因此管道的荷重应为140kg/m，200m长管道，按照目前10Cr9Mo1VNb单价为3万元/t，价格应为84万，同时管托、管架、弹簧支吊架等管道的配件均随着管道的荷重增加直接增大。（3）正确选择和合理布置支吊架，做好管道应力计算与分析工作。正确合理的对管道限位、固定、支承或悬吊，管系能够控制对接口设备的推力、力矩以及管系应力水平，保证接口和管道设备能够长期安全的运行。管道设计的基础是分析与计算管道应力，管道所连接的设备要根据推理的限定来满足其要求，可为管道的经济分析提供依据，尽可能经济合理的设计管道，对所设计的管道也可以安全性和强度的评价。作为业主方，设计方的对接和设备订货方应协调好，以保证管道和设备的完好连接，保证设备管口的推力在安全范围之内。（4）现场复核。核实管道走向和支吊点的布置位置是否得当是现场复核主要内容，已有的设备位置和管道与所设计的支吊点是否相冲突，在梁、柱上是否能生根，为满足支、吊的要求，对梁、柱进行加强或增设横梁的形式，必要时要采取相应的措施，并确保现场疏水的设置是否有遗漏。在图纸进行的设计过程当中，在设计方做好系统及平面布置图等初步设计图纸后，现场复核工作应及时进行。

结语

综上所述，在设计过程中，做足前期工作，业主、设备供货方及设计方应充分沟通，在进行电厂供热改造（厂内部分）蒸汽管道设计时，通过这些年对电厂机组供热改造（厂内部分）蒸汽管道设计等项目，作为电厂技术人员，要求必须做到用心、细心、耐心，设计方和业主方必须相互配合好，保证蒸汽管道和相关设备及供热机组的安全经济运行。

参考文献

[1] DL/T-5054，火力发电厂汽水管道设计技术规定[S].