熱力管道設計方法
火力發電廠生產過程:
火力(li)發電廠(chang)指利用石油(you)、煤炭(tan)和天然氣(qi)等燃(ran)料(liao)燃(ran)燒時產生的(de)熱能加熱水,使水變成高(gao)溫、高(gao)壓蒸汽,再由蒸汽推動發電機發電方(fang)式(shi)的(de)總(zong)稱。
主要生產過程:燃(ran)料在鍋爐中(zhong)燃(ran)燒加熱,使水變(bian)成蒸(zheng)汽,將(jiang)(jiang)燃(ran)料的化學能(neng)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)成熱能(neng),蒸(zheng)汽壓力推動汽輪(lun)機(ji)(ji)旋轉(zhuan)(zhuan),熱能(neng)轉(zhuan)(zhuan)換成機(ji)(ji)械能(neng),然后汽輪(lun)機(ji)(ji)帶(dai)動發(fa)電(dian)機(ji)(ji)旋轉(zhuan)(zhuan),將(jiang)(jiang)機(ji)(ji)械能(neng)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)成電(dian)能(neng)。它由5個系(xi)統(tong)(tong)(tong)組成:燃(ran)料系(xi)統(tong)(tong)(tong)、燃(ran)燒系(xi)統(tong)(tong)(tong)、汽水系(xi)統(tong)(tong)(tong)、電(dian)氣系(xi)統(tong)(tong)(tong)、控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)。最主要的設備是鍋爐、汽輪(lun)機(ji)(ji)和發(fa)電(dian)機(ji)(ji)。
按鍋爐出口蒸(zheng)汽壓力和溫(wen)度分類如下:
動力管道設計(ji)的一般規定:
管道設計(ji)一(yi)般要(yao)求:根據(ju)工藝(yi)系(xi)統和實際布(bu)置條件進行,做到:
選材正確(que)、布置合(he)理(li)、補償良好(hao)、疏(shu)水通暢、流阻較小(xiao)、造價低(di)廉、支吊(diao)合(he)理(li)、安裝維修方(fang)便、擴建靈活、整齊美觀,并應避免水擊、共振和降低(di)噪聲。
設計參數:
設計(ji)壓(ya)力:介質最大工作壓(ya)力。水(shui)管道應包括水(shui)柱靜壓(ya)的(de)影響(xiang),當其低于額定壓(ya)力的(de)3%時,可(ke)不考慮(lv)。
設(she)計溫度:介質的最高工作溫度。
動力(li)管(guan)道的允許(xu)工作壓力(li)與(yu)公稱壓力(li)換算:
式(shi)中(zhong):[p]—允許的工作壓(ya)力,MPa;
PN— 管道公稱壓力,MPa;
[σ]t— 鋼材在設計(ji)溫度下的許用應力,MPa;
[σ]s— 鋼材(cai)在指定的某一溫(wen)度下的許(xu)用應力,MPa。
動力管道管材選擇:
動力(li)管(guan)道水壓試驗要求:
水(shui)壓(ya)試驗(yan)(yan)用于檢(jian)驗(yan)(yan)管(guan)子和附件的(de)強度(du)及管(guan)系的(de)嚴密性。
試驗壓力:不小(xiao)于1.5倍設計壓力,且不小(xiao)于0.2MPa。
試驗用水(shui)溫度:5~70℃,環境溫度不低于5℃。
試驗水(shui)質:必須清潔且(qie)對(dui)管道系(xi)統材料的腐蝕(shi)性(xing)要小。奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼管道采用飲用水(shui),且(qie)氯離子含量不(bu)超過25mg/L。
亞臨界(jie)及以上參數機組(zu)的主(zhu)蒸汽(qi)管道和再熱蒸汽(qi)管道焊縫可采(cai)用(yong)無損探傷來(lai)代(dai)替水壓試驗。
探傷要求符合《電(dian)力(li)建設施(shi)工(gong)及驗(yan)收(shou)技(ji)術(shu)規(gui)(gui)范(鋼制承(cheng)壓管道對接焊縫射(she)線檢驗(yan)篇)》的(de)規(gui)(gui)定(ding)。
管道附件選擇原則:
附件(jian)材料(liao):彎管(guan)、彎頭(tou)、異(yi)徑管(guan)、三通、封頭(tou)堵頭(tou)的(de)(de)材料(liao)應與所(suo)連接的(de)(de)管(guan)材一致。法蘭組件(jian)的(de)(de)材料(liao),應根(gen)據管(guan)道的(de)(de)設計(ji)參(can)數選用。
附件型式:
法(fa)(fa)蘭:設計(ji)溫度≤300℃,PN≤2.5, 選用平焊法(fa)(fa)蘭;
設計溫度>300℃ 或(huo)PN≥4,選用對焊法蘭。
彎(wan)管及彎(wan)頭(tou):PN≥6.3,采(cai)用中頻加(jia)熱彎(wan)管或符合(he)國家標準的彎(wan)頭(tou);PN<6.3,采(cai)用熱成(cheng)型(xing)彎(wan)頭(tou); PN<1.0、DN<50采(cai)用冷彎(wan)彎(wan)管。
異(yi)徑管(guan)(guan):PN≤2.5,用焊(han)制異(yi)徑管(guan)(guan),PN≥4.0用模壓異(yi)徑管(guan)(guan)。
封頭、堵頭: 采(cai)用橢球形封頭、球形封頭或對焊堵頭。
PN≤2.5采用平焊堵頭(tou)、帶加(jia)強筋焊接堵頭(tou)或錐形封頭(tou)。
動力管道(dao)三通型式選用(yong)表(biao)
動力(li)管道法蘭型式選(xuan)用表
動力(li)管道閥門(men)選擇原則(ze):
根據系統的(de)參數、通徑(jing)、泄漏等(deng)級、啟閉時(shi)間選擇,布置在(zai)便(bian)于操作、維護(hu)和檢修的(de)地(di)方。
閘閥:關斷用,要(yao)求流阻較小或介質需兩個(ge)方向流動時選(xuan)用。
截止閥(fa)(fa):關斷用,要求(qiu)嚴密性較高時,選用截止閥(fa)(fa)。
球閥(fa):調節或關(guan)斷用(yong)。要求迅速關(guan)斷開啟(qi)時,選(xuan)用(yong)球閥(fa)。
調節閥(fa):根(gen)據調節方式和調節范圍(wei)選(xuan)用(yong)(yong)。不宜作關(guan)斷閥(fa)使(shi)用(yong)(yong)。
疏(shu)水(shui)閥(fa):水(shui)平(ping)安裝。按疏(shu)水(shui)量、選用倍率和最大(da)連續(xu)排水(shui)量選擇。
蝶閥:宜用(yong)于全開、全關,也可(ke)作調節(jie)用(yong)。
安全(quan)(quan)閥(fa):根(gen)據介質流量和參數選擇(ze)。水管(guan)道采(cai)用微(wei)啟式(shi)(shi)(shi)安全(quan)(quan)閥(fa);蒸汽管(guan)道根(gen)據介質種類、排放量大小(xiao)采(cai)用全(quan)(quan)啟式(shi)(shi)(shi)或(huo)微(wei)啟式(shi)(shi)(shi)安全(quan)(quan)閥(fa)。
動力(li)管道何時需要設置旁通(tong)閥:
(1)汽輪機(ji)自(zi)動(dong)(dong)主汽閥前的(de)電(dian)動(dong)(dong)主閘閥,裝設(she)旁(pang)通(tong)閥;
(2)截(jie)止閥:作(zuo)用(yong)在閥座上的力超過50kN時,設旁(pang)通閥;
(3)手動閘(zha)閥,滿足(zu)以下(xia)條件設(she)旁通閥;
何時需要設置電動或氣動驅動裝置:
(1)按生產(chan)過程的(de)要求,需頻繁啟閉或遠方操作時。
(2)閥(fa)門裝設(she)在手動難以實現的(de)(de)地方,或(huo)必須(xu)在兩個(ge)及以上的(de)(de)地方操作時。
(3)扭轉力矩較(jiao)大,或開關閥門時(shi)間(jian)較(jiao)長時(shi)。
電(dian)動(dong)驅動(dong)裝置:供電(dian)系(xi)統簡(jian)單,敷設方便,但(dan)用于(yu)有爆炸性氣體(ti)或物料(liao)積聚及高溫潮(chao)濕雨淋的(de)場所時,應選用相應防護等級的(de)電(dian)動(dong)驅動(dong)裝置。
氣動(dong)驅動(dong)裝置: 動(dong)作快、受(shou)環(huan)境條(tiao)影(ying)響小,但應有可靠(kao)的供氣系統及(ji)氣源(yuan)設施(shi)。
動力管道及其附件的布置:
一(yi)般(ban)規定:管(guan)道(dao)應結合設(she)(she)備及(ji)建筑結構(gou)情況布(bu)置,管(guan)道(dao)交叉較(jiao)多(duo)時(shi),宜分層布(bu)置。管(guan)道(dao)與墻、梁(liang)、柱及(ji)設(she)(she)備之(zhi)間(jian)等(deng)凈空距離:
不保溫(wen)管(guan)道(dao):管(guan)子(zi)外壁與墻(qiang)之間距離不小(xiao)于200mm,管(guan)子(zi)外壁與地(di)面距離 不小(xiao)于350mm,兩管(guan)外壁之間的(de)距離不小(xiao)于200mm。
保(bao)溫(wen)管(guan)道(dao):保(bao)溫(wen)表(biao)面(mian)與墻之間距(ju)離(li)不(bu)(bu)小(xiao)于(yu)150mm。保(bao)溫(wen)表(biao)面(mian)與地面(mian)距(ju)離(li)不(bu)(bu)小(xiao)于(yu)300mm。兩管(guan)保(bao)溫(wen)表(biao)面(mian)之間距(ju)離(li)不(bu)(bu)小(xiao)于(yu)150mm。
管道(dao)保(bao)溫(wen)表(biao)面與通道(dao)之間距(ju)離不(bu)小于2m。管道(dao)橫(heng)跨(kua)扶梯(ti)上(shang)空,保(bao)溫(wen)表(biao)面至扶梯(ti)傾(qing)斜面的垂直(zhi)距(ju)離h,不(bu)小于表(biao)中數值。
附件布置一般規定:
兩個成型附件相連接(jie)時,宜裝(zhuang)設一段直管(guan)。DN≥150管(guan)道,不小于200mm; DN150管(guan)道,不小于150mm。
管道的最(zui)小疏放水(shui)坡度:
管道的(de)最小疏放水坡(po)度按下列要(yao)求確定:
蒸汽管道(dao):溫度<430℃,0.002;溫度≥430℃,0.004;
水管(guan)道:0.002;疏水、排污(wu)管(guan)道:0.003;
各類母管:0.001~0.002。
動力管(guan)道(dao)(dao)的補償:應(ying)充分利用管(guan)道(dao)(dao)本身柔(rou)性來補償管(guan)道(dao)(dao)的熱膨脹。自補償不能滿足要(yao)求時,須增(zeng)設補償器。主蒸(zheng)汽、再熱蒸(zheng)汽、汽輪(lun)機抽汽、輔助蒸(zheng)汽、高溫軸封供汽及(ji)高壓給水(shui)管(guan)道(dao)(dao)應(ying)按照《汽水(shui)管(guan)道(dao)(dao)應(ying)力計算技(ji)術(shu)規定(ding)》進行電子計算機計算。
動力(li)管(guan)道的冷緊要(yao)求:設計溫度(du)在430℃及以上的管(guan)道宜進行冷緊,冷緊比(即冷緊值(zhi)與(yu)全補償(chang)值(zhi)之比)不(bu)宜小(xiao)于0.7;其他管(guan)道,需減小(xiao)工作狀(zhuang)態下(xia)對設備的推力(li)和力(li)矩(ju)時,也可冷緊。
管道支吊架設計:
一般規(gui)定:管(guan)(guan)道支(zhi)(zhi)吊(diao)(diao)架應(ying)(ying)根據管(guan)(guan)道系統的總(zong)體布置綜合確(que)定。支(zhi)(zhi)吊(diao)(diao)系統合理(li)承受管(guan)(guan)道的動(dong)荷(he)載、靜荷(he)載和偶(ou)然(ran)荷(he)載,合理(li)約束管(guan)(guan)道位(wei)移(yi),防(fang)止管(guan)(guan)道振(zhen)動(dong)。在各種工況下,管(guan)(guan)道應(ying)(ying)力均在允(yun)許范圍內。滿足管(guan)(guan)道所連設備對接口推力(力矩)的限(xian)制(zhi)要求。確(que)定支(zhi)(zhi)吊(diao)(diao)架間距(ju)時,應(ying)(ying)滿足管(guan)(guan)道強度、剛度、防(fang)振(zhen)動(dong)的要求。
支吊架型式:
固(gu)定支架:用于(yu)管道上不允許(xu)有任何方(fang)向的線位移和角(jiao)位移的支承點。
滑動支(zhi)架或剛性吊(diao)架:用(yong)于不允許(xu)有垂直位移的支(zhi)吊(diao)點(dian)。
滾動支(zhi)(zhi)架:用于(yu)不允許有垂直位移且需減小支(zhi)(zhi)架摩擦力的支(zhi)(zhi)撐點(dian)。
彈簧支(zhi)吊架:用于有垂直位(wei)移(yi)的支(zhi)吊點。
導向(xiang)裝置:用(yong)于需引導管(guan)道某方向(xiang)位移而限制(zhi)其他方向(xiang)位移的地方。
管道疏放水、放氣系統:
一(yi)般(ban)規定:簡單可靠(kao),布(bu)置合理,便于維修擴建。疏(shu)水管道應按運行壓(ya)力相近者(zhe)分組,分別接入不同壓(ya)力的疏(shu)水箱。放水、放氣漏斗的布(bu)置,應保證不危及設備和人身的安全,操作(zuo)時能(neng)看(kan)見(jian)工質(zhi)的流(liu)動情況。
下列地(di)點應(ying)設置經常疏水(shui)、啟(qi)動(dong)疏水(shui)、放(fang)(fang)水(shui)、放(fang)(fang)氣裝置。
經(jing)常疏水:經(jing)常處(chu)于熱備用狀態的(de)設備進汽管段的(de)低位點(dian),蒸汽不經(jing)常流(liu)通(tong)的(de)管道(dao)死端(duan),且是(shi)管道(dao)的(de)低位點(dian),飽和(he)蒸汽管道(dao)和(he)蒸汽伴熱管道(dao)的(de)適(shi)當地點(dian)。
啟(qi)動疏(shu)水(shui):分段暖管的管段末端(duan),水(shui)平管道上每隔100~150m處。裝(zhuang)設經常疏(shu)水(shui)裝(zhuang)置處,同時應裝(zhuang)設啟(qi)動疏(shu)水(shui)和放(fang)水(shui)裝(zhuang)置。所有可能積水(shui)而(er)又需要及時疏(shu)出的低(di)位(wei)點(dian)。
放水裝(zhuang)置:設在管道可(ke)能積(ji)水的低位點(dian)。
放氣裝置:水(shui)管(guan)(guan)道的最高位點(dian),水(shui)壓試驗的蒸汽管(guan)(guan)道最高位點(dian)。
PN≥4.0MPa:管道疏放(fang)水、放(fang)氣裝(zhuang)置(zhi)應(ying)串(chuan)聯裝(zhuang)設(she)兩個截止閥;
PN≤2.5MPa:管道疏放水,放氣裝(zhuang)(zhuang)置宜裝(zhuang)(zhuang)設(she)一個截止閥(fa)。
PN≥6.3MPa:管道經常(chang)疏水宜裝設節流裝置或疏水閥,節流裝置后的閥門用(yong)節流閥;
蒸(zheng)汽壓力很低時,可(ke)采(cai)用(yong)U型水封裝置。
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