火力發電廠高溫蒸汽管道保溫厚度計算分析

火力發電廠高溫蒸汽管道保溫厚度計算分析

隨著國內高參數和大型斗號的增加，各種斗號的長度、直徑和厚度也在增加。由于能源日益緊張，材料價格也在上漲。因此，節能工作越來越受到重視。高溫管道的保溫已成為影響火力發電廠安全經濟運行的重要因素。火力發電廠中的高溫管道一般都采用復合型保溫結構:在高溫管道外壁上先包裹一層耐熱溫度較高、價格也較昂貴的保溫材料,再在這些材料外面包裹一層耐熱溫度較低,價格便宜的保溫材料。下面以大唐桂冠合山發電有限公司“上大壓小”擴建工程超臨界凝汽式機組的高溫蒸汽管道保溫厚度計算為例,分析影響高溫蒸汽管道保溫經濟厚度的因素。1計算復合保溫的經濟厚度1.1計算公共格式根據計算原則:內層厚度按表面溫度方法計算,外層厚度按經濟厚度方法計算。管道復合保溫按下式式中:A1.2系統保溫,年運行時間及熱價合山電廠擴建工程的主蒸汽管道,高溫再熱蒸汽管道外徑分別為Φ436×59(ID9318×59),Φ1023×35(ID953×35),蒸汽設計溫度為574℃,管道采用復合保溫結構,內層保溫采用硅酸鋁制品,外層保溫材料采用巖棉制品。保溫計算參數的選取:室外環境溫度按全年平均溫度計,取20.7℃;室內環境溫度根據暖通專業提供,取26℃;年運行時間根據初步設計及主機協議,取6800h;熱價根據實際煤價計算得38.70元/GJ;硅酸鋁原材料費/單位造價P合山電廠高溫再熱蒸汽管道的經濟厚度計算結果列于表1。2影響國防經濟厚度的主要因素分析從表1計算結果分析,在使用相同保溫材料的前提下,熱價、環境溫度、管徑大小等對保溫厚度的影響如下:2.1蒸汽管道保溫經濟厚度1)熱價越高,總的保溫層越厚;到廠的煤價越高,熱價值就越大。2)近年來,煤炭資源日益緊張,煤炭價格也節節攀高。在同等條件下的蒸汽管道保溫經濟厚度,煤炭資源豐富的北方電廠,比煤炭資源貧乏的南方電廠要薄一些3)對于同一地區相同蒸汽參數的電廠,在使用相同保溫材料的情況下,新建的電廠保溫層厚度就會比老電廠要厚一些。4)未來發展的趨勢是煤價越來越高,遠遠高于保溫材料的價格和單位造價增長的幅度,從節能的角度出發,要求進一步減少蒸汽管道的散熱損失。要減少散熱損失,就要加厚保溫層,或者采用導熱系數更小的保溫材料。2.2溫度的確定和測量從表1計算結果分析,環境溫度為26℃時的保溫層厚度比環境溫度為20℃時的保溫厚度厚40～50mm。因此環境溫度的選取非常重要,室內布置的設備和管道的環境溫度應根據主廠房室內空調排風計算(全年平均)提供。在做保溫經濟厚度計算時,室內的環境溫度應取汽機房全年空調室外排風溫度的平均值。室外的環境溫度取歷年的平均溫度。環境溫度不高于27℃時,設備和管道保溫結構外表面溫度不應超過50℃;環境溫度高于27℃時,增加保溫層厚度,對外表面溫度的影響很小,故保溫結構外表面溫度可比環境溫度高25℃。2.3管道規模的影響工作溫度相同、利用方式相同的蒸汽管道,管徑越大,保溫層也越厚。2.4與新版《火力發電廠保溫油火力發電廠中采用的保溫材料一般是使用經過工程檢驗,證實是高效節能的材料。電廠使用最多的保溫材料有:硅酸鋁制品、巖棉制品、玻璃棉制品。為分析導熱系數的發展變化,取舊版《火力發電廠保溫油漆設計規程》附錄B常用保溫材料性能表的導熱系數(下稱舊規程)與新版《火力發電廠保溫油漆設計規程》附錄A常用保溫材料性能表的導熱系數(下稱新規程)在不同溫度下的導熱系數進行比較,見表2。根據表2分析,從1997年到2007年,硅酸鋁、巖棉保溫材料的導熱系數數值變大,這是考慮到產品生產質量、保溫工程施工質量以及保溫材料使用一段時間后保溫效果下降后的一個修正。玻璃棉保溫因其密度較小、熱導率較小、便于施工、材料性能穩定等優點,近年在火力發電廠應用廣泛。玻璃棉使用一定年限后,經調研分析,其導熱系數變化不大,性能穩定。隨著生產工藝的提高,玻璃棉保溫效果得到提高,熱導率變小2.5室外設備和管道保溫經濟厚度的比較表2其他影響保溫經濟厚度的因素包括:年運行時間、介質火用系數、室外風速、保溫保護材料單位造價,保溫工程投資年分攤率。1)年利用時間增加,保溫經濟厚度加厚。2)介質火用系數A3)室外風速是影響布置在室外的設備和管道保溫經濟厚度的因素,根據計算比較,在同一環境溫度下,室外布置的管道保溫經濟厚度要薄些,但散熱密度值較室內的管道稍大,這是因為室外布置的管道,風速增大會導致散熱增大。4)保溫保護材料單位造價是一項綜合性指標,隨時間、地區不同而變化,應按工程實際來選取,若材料費提高,經濟厚度就會降低。3主廠管道、支吊架設置情況1)高溫管道采用復合保溫結構進行保溫,對滿足熱力工程要求、降低工程造價意義重大。在大型熱力工程中對高溫管道復合保溫經濟厚度的選取應盡量使用“保溫經濟厚度計算法”。同時,工程設計、技術人員應正確選用復合保溫的計算方法、規范計算程序,真正地發揮高溫管道復合保溫結構的經濟優勢。2)隨著高參數、大容量機組不斷增多,蒸汽管道的溫度越來越高,管徑也越來越大,為減少管道散熱損失、滿足生產工藝要求,保溫層的厚度只能越來越厚。這給主廠房管道布置以及支吊架設計帶來麻煩,管道的開孔越來越大,管道布置也變得困難,原來的支吊架設計手冊有關管部的H值、C值保溫后已無法滿足支吊架設計要求,土建費用也相應增加。建議保溫材料生產廠家重視保溫材料的研究開發,提高現有保溫材料的性能,開發出符合國家標準,熱導率低、密度小、保溫性能好的新型保溫材料,才能更好地滿足電力發展的要求。3