浅谈电厂蒸汽管道吹扫临时管道设计

浅谈电厂蒸汽管道吹扫临时管道设计

何洪瑛

山东电力建设第三工程 有限公司 山东青岛 266000

【摘 要】 新建电厂在运行前锅炉及主汽，再热蒸汽管道等需要进行吹扫，以便清除设备系统在制造、运输、保管、安装等过程中存留其内部的砂砾、焊渣、高温氧化皮及腐蚀产物等各种杂质。本文主要讲解了吹管设计前准备工作及吹扫临时管道布置、支吊架设置等设计，同时讲解在确保安全的前提下，如何更经济的设计临时吹扫管道。

【关键词】蒸汽管道、吹扫、临时管道、设计

1 引言

由于蒸汽吹扫临时管道仅在电厂初期运行前使用一次，吹管结束后拆除，因此之前大家均不够重视蒸汽吹扫临时管道的设计，导致多个项目在蒸汽吹管工作时出现设备损坏及人员伤亡事故。此后国家出台相关规定，明确规定吹管临时系统应由建设单位委托有设计资质的单位设计，同时吹管临时系统使用的压力容器应委托有资质的单位制造。本文着重讲吹扫临时管道的设计，为蒸汽吹扫临时管道设计人员提供些借鉴。

2 吹管设计相关描述

2.1 吹管目的

通过对锅炉过热器、再热器及主蒸汽、再热蒸汽管道等系统进行蒸汽吹扫工作，清除设备系统在制造、运输、保管、安装等过程中存留其内部的砂砾、焊渣、高温氧化皮及腐蚀产物等各种杂质，以防止机组运行中过热器、再热器堵塞爆管、汽轮机叶片冲击损伤、叶片断裂重大事故发生，并为汽轮机启动提供合格蒸汽，保障机组安全启动运行。

2.2 吹管范围

吹管范围为：锅炉过热器、再热器及主蒸汽管道、再热蒸汽管道、高低压旁路管道、气动给水泵汽源管道、汽轮机轴封汽源管道、锅炉吹灰系统汽源管道。另外，由抽汽系统供汽时的供汽管道一般不在吹管范围内，除非招标文件有规定。

2.3 相关规范

• 火力发电厂汽水管道设计规范（DL/T 5054-2016）第12章：蒸汽吹管设计系统；

• 火力发电建设工程机组蒸汽吹管导则（DL/T 1269）。

2.4 吹管收资

通常在吹管设计前需要收集和吹管相关的数据及图纸，主要有以下收资项：

表2-1.吹管收资项：

3 吹管设计

3.1 吹管流程

以一次再热机组为例，吹管主流程为：锅炉过热器→过热器集箱→主蒸汽管道→高压主汽阀门室→临时管道→临冲阀门→集粒器→临时管道→低温再热管路→锅炉再热器→高温再热管道→临时管道→靶板器→临时管道→消音器→排大气。流程图详见图3-1。

图3-1 再热机组吹管流程图

3.2 设计参数

1.临时控制门及旁路门前的临时管道设计压力不应小于10MPa，设计温度不应小于450℃；

2.临时控制门后的临时管道设计压力不应小于6MPa，设计温度不应小于450℃；

3.中压主汽门后的临时管道设计压力不应小于2MPa，设计温度降压吹管时应不小于450℃，稳压吹管时应不小于530℃。

4.临时管道内径不应小于与其连接正式管道内径，临吹门旁路管道内径不应小于50mm。

3.3 临时部件设置

通常蒸汽吹管系统临时管道与原有系统接口位置如下处理：

1. 汽轮机主汽阀采用临时部件代替主汽阀的阀芯，使吹扫蒸汽通过主汽阀阀盖引出，并应与汽轮机高压缸隔断；

2. 汽轮机中压汽阀采用临时部件代替中压汽阀的阀芯，使吹扫蒸汽通过中压汽阀阀盖引出，并应与汽轮机中压缸隔断；

3. 高压旁路阀如允许参与吹扫时，可不必增设临时部件，否则应采用临时部件代替旁路阀阀芯或设置临时管道代替旁路阀；

4. 低压旁路阀如允许参与吹扫时，可不必增设临时部件，吹扫蒸汽从低压旁路阀出口接至临时排汽母管，但应在低压旁路阀出口管道设置临时堵板与凝汽器隔断，如不允许参与吹扫时，可采用临时部件代替阀芯，使吹扫蒸汽通过低压旁路阀盖引出，并应与低压旁路出口管道隔断，也可在低旁阀前接临时管道至临时排汽母管；

5. 对于临时管道接入冷再热管道止回阀前时，宜采用临时部件代替止回阀阀芯。

3.4 设计要点

由于吹扫管道为临时管道，吹扫完成后临时管道需要拆除，因此在吹扫管道设计时需要同时兼顾考虑经济性和安全性。

经济性可从以下考虑：

管材、壁厚：对于设计温度不高于450℃的临时管道材质可采用20号钢，设计温度高于450℃的临时管道材质需采用合金钢。进行壁厚计算，此时壁厚计算不再需要考虑腐蚀余量。

支吊架设计：支吊架尽量采用门型框架（图3-2），应充分的利用管道的自然补偿，少用甚至不用弹簧支吊架，不需要设置支吊架管部件。同时要合理加大支吊架间距。以此减少型钢用量。

图3-2 门型架

吹扫接口位置选择：进行现场勘测，合理选择吹扫接口位置点，接口位置尽量选择在原有管线膨胀量小（如固定点）处；同时还要使得原有管道能最大范围得到吹扫，及接口位置周边空间要便于临时管道安装施工作业。对于主蒸汽管道接口位置一般选在主汽门处；对于冷再热管道接口位置一般选在尽量靠近高压缸排汽口处；对于热再热管道接口位置一般选在中联门处。

管道路径布置：管道路径选取要充分考虑现场设备及梁柱及平台位置，使得临时管道施工方便和布置路径简短。

应力计算软件参数设置：在应力计算软件中不再考虑地震、风雪等外载荷。

安全性可从以下考虑：

应力分析：通过应力计算软件对临时吹扫管道进行分析。分析时要结合原有管道进行分析，如有原管道应力分析文件，可在已有应力分析文件添加临时吹扫管道进行整个管系分析；如没有原管道应力分析文件，可查找原管道布置图和支吊架图，计算模型可建到原有管道固定点或者限位支吊点处，同时需要在计算模型中输入管道端口热位移值。

分析结果应保证所有管道节点应力值均不超出允许值范围，临时管道与汽机本体接口应力需满足厂家要求，支吊架受力值在合理范围内，与此同时，应计算检查与正式管道接口处附近的支吊点受力和位移情况，应控制在正式支吊架合理的受力和位移范围以内。

合理的设置疏水点：蒸汽吹扫临时连接管道和临时排汽管道水平布置疏水坡度不应小于0.002。临时管道在最低点设置疏水点和放水点。

支吊架设计：在充分考虑管道热膨胀位移量时，临时管道支吊架尽量多的设置适当的导向和限位支架，以承受高速汽流产生的冲力，以此限制管道振动。承受排汽反力的支吊架应采用支架型式，其强度应按大于4倍的吹扫排汽计算反力考虑。

4 结束语

总之，吹扫临时管道的设计应同时考虑安全性和经济性，首先吹扫临时管道的设计应满足相关规范要求，同时临时管道设计要区别于正式管道。临时管道的设计要有重点的取舍，对临时管道热态应力及临时管道对原有正式管道、设备接口推力应重点关注，确保临时管道系统的安全；对于临时管道支吊架型式、保温施工又要区别于正式管道。

作者简介

何洪瑛 本科，工程师，山东电力建设第三工程有限公司，热机工程师。