火力發(fā)電廠高溫蒸汽管道保溫厚度計(jì)算分析

火力發(fā)電廠高溫蒸汽管道保溫厚度計(jì)算分析

隨著國內(nèi)高參數(shù)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(jià)格也在上漲。因此，節(jié)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(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素?；鹆Πl(fā)電廠中的高溫管道一般都采用復(fù)合型保溫結(jié)構(gòu):在高溫管道外壁上先包裹一層耐熱溫度較高、價(jià)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(jià)格便宜的保溫材料。下面以大唐桂冠合山發(fā)電有限公司“上大壓小”擴(kuò)建工程超臨界凝汽式機(jī)組的高溫蒸汽管道保溫厚度計(jì)算為例,分析影響高溫蒸汽管道保溫經(jīng)濟(jì)厚度的因素。1計(jì)算復(fù)合保溫的經(jīng)濟(jì)厚度1.1計(jì)算公共格式根據(jù)計(jì)算原則:內(nèi)層厚度按表面溫度方法計(jì)算,外層厚度按經(jīng)濟(jì)厚度方法計(jì)算。管道復(fù)合保溫按下式式中:A1.2系統(tǒng)保溫,年運(yùn)行時(shí)間及熱價(jià)合山電廠擴(kuò)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(shè)計(jì)溫度為574℃,管道采用復(fù)合保溫結(jié)構(gòu),內(nèi)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(jì)算參數(shù)的選取:室外環(huán)境溫度按全年平均溫度計(jì),取20.7℃;室內(nèi)環(huán)境溫度根據(jù)暖通專業(yè)提供,取26℃;年運(yùn)行時(shí)間根據(jù)初步設(shè)計(jì)及主機(jī)協(xié)議,取6800h;熱價(jià)根據(jù)實(shí)際煤價(jià)計(jì)算得38.70元/GJ;硅酸鋁原材料費(fèi)/單位造價(jià)P合山電廠高溫再熱蒸汽管道的經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算結(jié)果列于表1。2影響國防經(jīng)濟(jì)厚度的主要因素分析從表1計(jì)算結(jié)果分析,在使用相同保溫材料的前提下,熱價(jià)、環(huán)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(jīng)濟(jì)厚度1)熱價(jià)越高,總的保溫層越厚;到廠的煤價(jià)越高,熱價(jià)值就越大。2)近年來,煤炭資源日益緊張,煤炭價(jià)格也節(jié)節(jié)攀高。在同等條件下的蒸汽管道保溫經(jīng)濟(jì)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(qū)相同蒸汽參數(shù)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(huì)比老電廠要厚一些。4)未來發(fā)展的趨勢是煤價(jià)越來越高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于保溫材料的價(jià)格和單位造價(jià)增長的幅度,從節(jié)能的角度出發(fā),要求進(jìn)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(dǎo)熱系數(shù)更小的保溫材料。2.2溫度的確定和測量從表1計(jì)算結(jié)果分析,環(huán)境溫度為26℃時(shí)的保溫層厚度比環(huán)境溫度為20℃時(shí)的保溫厚度厚40～50mm。因此環(huán)境溫度的選取非常重要,室內(nèi)布置的設(shè)備和管道的環(huán)境溫度應(yīng)根據(jù)主廠房室內(nèi)空調(diào)排風(fēng)計(jì)算(全年平均)提供。在做保溫經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算時(shí),室內(nèi)的環(huán)境溫度應(yīng)取汽機(jī)房全年空調(diào)室外排風(fēng)溫度的平均值。室外的環(huán)境溫度取歷年的平均溫度。環(huán)境溫度不高于27℃時(shí),設(shè)備和管道保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度不應(yīng)超過50℃;環(huán)境溫度高于27℃時(shí),增加保溫層厚度,對外表面溫度的影響很小,故保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度可比環(huán)境溫度高25℃。2.3管道規(guī)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(fā)電廠保溫油火力發(fā)電廠中采用的保溫材料一般是使用經(jīng)過工程檢驗(yàn),證實(shí)是高效節(jié)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(dǎo)熱系數(shù)的發(fā)展變化,取舊版《火力發(fā)電廠保溫油漆設(shè)計(jì)規(guī)程》附錄B常用保溫材料性能表的導(dǎo)熱系數(shù)(下稱舊規(guī)程)與新版《火力發(fā)電廠保溫油漆設(shè)計(jì)規(guī)程》附錄A常用保溫材料性能表的導(dǎo)熱系數(shù)(下稱新規(guī)程)在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行比較,見表2。根據(jù)表2分析,從1997年到2007年,硅酸鋁、巖棉保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)值變大,這是考慮到產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、保溫工程施工質(zhì)量以及保溫材料使用一段時(shí)間后保溫效果下降后的一個(gè)修正。玻璃棉保溫因其密度較小、熱導(dǎo)率較小、便于施工、材料性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),近年在火力發(fā)電廠應(yīng)用廣泛。玻璃棉使用一定年限后,經(jīng)調(diào)研分析,其導(dǎo)熱系數(shù)變化不大,性能穩(wěn)定。隨著生產(chǎn)工藝的提高,玻璃棉保溫效果得到提高,熱導(dǎo)率變小2.5室外設(shè)備和管道保溫經(jīng)濟(jì)厚度的比較表2其他影響保溫經(jīng)濟(jì)厚度的因素包括:年運(yùn)行時(shí)間、介質(zhì)火用系數(shù)、室外風(fēng)速、保溫保護(hù)材料單位造價(jià),保溫工程投資年分?jǐn)偮省?)年利用時(shí)間增加,保溫經(jīng)濟(jì)厚度加厚。2)介質(zhì)火用系數(shù)A3)室外風(fēng)速是影響布置在室外的設(shè)備和管道保溫經(jīng)濟(jì)厚度的因素,根據(jù)計(jì)算比較,在同一環(huán)境溫度下,室外布置的管道保溫經(jīng)濟(jì)厚度要薄些,但散熱密度值較室內(nèi)的管道稍大,這是因?yàn)槭彝獠贾玫墓艿?風(fēng)速增大會(huì)導(dǎo)致散熱增大。4)保溫保護(hù)材料單位造價(jià)是一項(xiàng)綜合性指標(biāo),隨時(shí)間、地區(qū)不同而變化,應(yīng)按工程實(shí)際來選取,若材料費(fèi)提高,經(jīng)濟(jì)厚度就會(huì)降低。3主廠管道、支吊架設(shè)置情況1)高溫管道采用復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫,對滿足熱力工程要求、降低工程造價(jià)意義重大。在大型熱力工程中對高溫管道復(fù)合保溫經(jīng)濟(jì)厚度的選取應(yīng)盡量使用“保溫經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算法”。同時(shí),工程設(shè)計(jì)、技術(shù)人員應(yīng)正確選用復(fù)合保溫的計(jì)算方法、規(guī)范計(jì)算程序,真正地發(fā)揮高溫管道復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。2)隨著高參數(shù)、大容量機(jī)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(chǎn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)手冊有關(guān)管部的H值、C值保溫后已無法滿足支吊架設(shè)計(jì)要求,土建費(fèi)用也相應(yīng)增加。建議保溫材料生產(chǎn)廠家重視保溫材料的研究開發(fā),提高現(xiàn)有保溫材料的性能,開發(fā)出符合國家標(biāo)準(zhǔn),熱導(dǎo)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(fā)展的要求。3