電廠再熱熱段管道,管件

 近年來(lái), 由于電力體制改革的不斷深化, 促使火力發(fā)電廠必須大力降低發(fā)電成本才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地, 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 越來(lái)越多的新材料新工藝不斷涌現(xiàn), 也給發(fā)電廠進(jìn)一步降低發(fā)電成本提供了客觀條件。為此, 在火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)中,四大汽水管道管材的優(yōu)化設(shè)計(jì),使火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更加先進(jìn)、完善、可靠, 從而減少工程造價(jià), 有效地降低發(fā)電成本, 為電廠競(jìng)價(jià)上網(wǎng)創(chuàng)造有利條件。
        材料的發(fā)展水平?jīng)Q定了不同時(shí)期火電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)。在上一世紀(jì)20年代由于使用碳鋼，蒸汽壓力和溫度分別為4MPa和370℃，隨后Mo鋼的出現(xiàn)使參數(shù)提高到了10MPa和480℃，到了50年代，CrMo鋼的應(yīng)用進(jìn)一步將蒸汽參數(shù)提高到了17MPa和566℃的***高水平。直到1965年，主機(jī)的主流運(yùn)行參數(shù)保持在17MPa和525℃，到70年代中期發(fā)展到超臨界參數(shù)24MPa/538℃/566℃。可以說(shuō)，電力技術(shù)的發(fā)展在很大程度上取決于材料技術(shù)的發(fā)展
        本文將針對(duì)楊凌發(fā)電廠熱電聯(lián)產(chǎn)2X330MW亞臨界供熱直接空冷機(jī)組四大汽水管道設(shè)計(jì)參數(shù)的確定及材料選擇進(jìn)行分析論證。
        2. 工程主機(jī)設(shè)備情況
        三大主機(jī)設(shè)備分別按照東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司、哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司和哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)。鍋爐和汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：
        2.1  鍋爐
        過(guò)熱蒸汽：***大連續(xù)蒸發(fā)量：1155t/h
        出口蒸汽壓力： 17.5 MPa.g
        出口蒸汽溫度： 541℃
        再熱蒸汽：蒸汽流量：2469.16t/h
        進(jìn)/出口蒸汽壓力：3.927/3.613 MPa.g
        進(jìn)/出口蒸汽溫度：327/541℃
        2.2  汽輪機(jī)
        額定功率（TRL工況）： 330MW
        ***大功率（VWO工況）： 370.591MW
        VWO工況參數(shù)：
        主蒸汽壓力： 16.7MPa.a
        主蒸汽溫度： 538℃
        主蒸汽流量： 1155t/h
        再熱蒸汽壓力： 3.613MPa.a
        再熱蒸汽溫度： 538℃
        3. 四大汽水管道設(shè)計(jì)參數(shù)
        4. 四大汽水管道材料選擇
        4.1  主蒸汽管道材料選擇。
        原電力部有關(guān)部門曾于1994年召開(kāi)了“九?五”期間火電站管道管件規(guī)格化會(huì)議，提出了“九?五”期間火電站主要汽水管道規(guī)格，其中300 MW機(jī)組主蒸汽系統(tǒng)主管推薦采用A335一P22管材。此后國(guó)內(nèi)300 Mw機(jī)組工程大多照此選用，有關(guān)廠家也按A335一P22鋼材管道規(guī)格研制開(kāi)發(fā)了配套管件。已投運(yùn)的300 MW機(jī)組，如井岡山華能電廠、豐城電廠的主蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道均使用了A335一P22管材。
        A335一P91鋼屬改良型9Cr一1Mo高強(qiáng)度馬氏體耐熱鋼。由于P91鋼材具有高溫強(qiáng)度高、高的抗氧化性能和抗高溫蒸汽腐蝕性能等特點(diǎn)，80年代開(kāi)始已被英、美、德等國(guó)廣泛應(yīng)用在電站設(shè)備上。在1994年電力部火電站管道會(huì)議上，西安熱工所和國(guó)電公司電力建設(shè)研究所曾對(duì)P91鋼材性能進(jìn)行了介紹，會(huì)議紀(jì)要中也建議有關(guān)部門加快進(jìn)行P91鋼材管道和管件的國(guó)產(chǎn)化工作，并建議盡快在300 MW~600 MW機(jī)組上進(jìn)行試點(diǎn)，以積累經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)從九十年代初開(kāi)始，逐步使用A335-P91作為電站主蒸汽管道、再熱蒸汽熱段管道的材料，如珞璜電廠、鴨河口電廠、西固熱電廠、楊柳青電廠、邯峰電廠、準(zhǔn)格爾電廠等。
        P91鋼材比P22強(qiáng)度高，且其強(qiáng)度隨溫度升高下降較少，在20℃ 時(shí)，P91鋼材抗拉強(qiáng)度比P22鋼材高41．6％ ；在538℃時(shí)，P91鋼材的許用應(yīng)力卻比P22鋼材高83．3％ 。正是由于P91鋼材在高溫下具有比P22鋼材高得多的許用應(yīng)力。使得其用作主蒸汽管道時(shí)壁厚比采用P22鋼材薄得多。這是P91鋼材在大機(jī)組上應(yīng)用越來(lái)越廣泛的主要原因
主蒸汽管道采用P91與采用P22鋼材的初步比較,主蒸汽管道采用P22材質(zhì)時(shí)，主管規(guī)格為ID368×82，支管規(guī)格為ID273×62.23；采用P91材質(zhì)時(shí)，主管規(guī)格為ID368．3×40，支管規(guī)格為ID273×30。對(duì)比可知，主管道壁厚減薄了42mm，減薄率為51．2％ ；支管道壁厚減薄了32．23mm，減薄率為51．8％。管道總重大大減少，管道總重比P91／P22=1／2．18。
        目前，隨市場(chǎng)價(jià)格的波動(dòng)，兩種管材單位重量?jī)r(jià)格比P91／P22約為1．4～1．95，由于管道總重減少的數(shù)量超出了價(jià)格增長(zhǎng)的影響，因此，主蒸汽管道采用P91是經(jīng)濟(jì)的。按照2002年火電工程限額設(shè)計(jì)中價(jià)格，P91鋼材單價(jià)為49 000元／t，P22鋼材單價(jià)為3 4808元／t，本工程主蒸汽管道約為180 m，采用P91鋼材后鋼管總重減少約90 t，費(fèi)用減少約204．7萬(wàn)元。
        另外，因管道壁厚較薄，管道對(duì)設(shè)備接口的推力和力矩可以減小。同時(shí)，由于減輕了管道重量，支吊架荷重相應(yīng)減小。不但節(jié)省支吊架造價(jià)，相應(yīng)的管道安裝費(fèi)用、土建費(fèi)用也會(huì)節(jié)省。
        4.2  再熱蒸汽熱段管道管材選擇。
        再熱熱段管道屬于大管徑薄壁管，如果采用P91管材，本就較薄的壁厚就會(huì)更薄。由于計(jì)算管壁太薄，從安全角度出發(fā)，壁厚的實(shí)際取值比計(jì)算值要大許多，這樣一來(lái)，與P22進(jìn)行綜合比較，采用P91管材經(jīng)濟(jì)性較差。再熱熱段管道采用P22材質(zhì)時(shí)，主管規(guī)格為ID635×31，支管規(guī)格為ID508×)24．8；采用P91材質(zhì)時(shí)，主管規(guī)格為OD727．96×21．03， 支管規(guī)格為OD632．97×17．98。對(duì)比可知，主管道壁厚減薄了10 mm，支管道壁厚減薄了6.8 mm，管道總重變化不大，管道總重比P91／P22=1／1．39，遠(yuǎn)大于價(jià)格比，因此仍推薦采用P22管材。
        4.3  再熱蒸汽冷段管道管材選擇。
        原電力部有關(guān)部門“九?五”期間火電站管道管件規(guī)格化會(huì)議提出，根據(jù)300 MW機(jī)組使用的經(jīng)驗(yàn)，再熱蒸汽冷段采用A672B70CL32電熔焊鋼管替代A106B無(wú)縫鋼管，同樣可滿足技術(shù)要求。冷段主管采用A672B70CL32有縫鋼替代A106B無(wú)縫鋼管。有縫焊接鋼管比A106B無(wú)縫鋼管便宜很多，為無(wú)縫鋼管的1／3左右。有縫焊接鋼管的壁厚偏差小于無(wú)縫鋼管，其質(zhì)量不亞于無(wú)縫鋼管。因此，再熱器冷段采用A672B70CL32電熔焊鋼管是經(jīng)濟(jì)的
        4.4  高壓給水管道管材選擇。
        高壓給水管道通常使用St4518／11I管材，本工程優(yōu)化為15NiCuMoNb5。主管道規(guī)格由406．4×50改為 355.6×25，支管道規(guī)格由298．6×36改為244．5×20。15NiCuMoNb5與St4518/ Ⅲ的彈性模數(shù)及線膨脹系數(shù)十分相近, 但15NiCuMoNb5 的許用應(yīng)力遠(yuǎn)大于St4518/Ⅲ, 因此, 高壓給水管道采用15NiCuMoNb5時(shí), 管道壁厚可以減薄50 % , 管道本身金屬及支吊架材料用量可大為節(jié)約, 經(jīng)濟(jì)上更合理, 可以有效的降低工程造價(jià)。因此高壓給水管道管材采用15NiCuMoNb5。
        湖南益陽(yáng)電廠一期、陜西蒲城電廠一、二期工程均使用了這種鋼材。
        5. 小結(jié)
        通過(guò)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，楊凌發(fā)電廠工程主蒸汽管道采用P91管材，再熱蒸汽管道熱段沿用“95”管材A335P22、冷段采用電熔焊鋼管A672B70CL32，高壓給水管道采用15NiCuMoNb5管材，既能保證工程質(zhì)量又可以降低工程造價(jià)。

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