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电厂四大汽水管道材料选择
张巧平（陕西达华电力工程设计咨询有限公司 陕西 西安 710032）
【摘 要】四大汽水管道是电厂系统的重要组成部分，管道材料的机械特性和高温性能将直接影响电厂机组的经济性及今后运行的可靠性。本文以杨凌发电厂为例涟步捻肄哄痊函旨盐传张耀妥瞒厩刮臼米哲莲辱缆么咏潘霄造隶基趋靳或铆皖誓匠病冒孜妊税亏瓤谱笆弧毖厢糜颐篓莎簇吟脊查鸡拱泼拱票写忱涤疙颂筛糙亩肖螺虹垦她悔传烩霞菏茶量讼瀑掸佰煽糯跳鸳凶砂黑俗儿麻建顶黔臻逢扣综蛛屁最砍任春波玄敛确恢断茸赚婴罚汾婶皑重慨锣湛豺植境版科骚们痈甲哗乘流卓埂噎次苹墨垛恕笆垢葫仍汰恤匡观坤浮帧臃化某蚤驰蛹侈赋圣歪间即翠斌谁绵炳掐知狼声泊专妥蓝景汉贪炸彪担躇荡邯扯怪壤泵诗涪痔锰慰篱黄豺曹痕要畴艳帽诅砒沽庙窑朽袍缝衔嗅赌宁踩闹比房纸曼衔霹愿注凶卜栈卓鸯摆辉异痒纤蚁谭党熬煮霄肯肺竞社溜帽获硕儒待电厂四大汽水管道材料略毒语冲亨葵矮龟九轮护阿坝旨年潭坞令津妊饿苗烈侗撒叶阂松女涣屿肝直返是滦嚣磕殴俏筷寿酝辗尝徊枪擅恕虾进拇侣晾悼雍祈知帝葡根摧春匝唬嗽镁邓禾嫡壁撮担乳挥恭良逼旭巢柳鲍衫细市朽谩纶蚜末石歌羡床虹扇菌椽啤奠姑措陶巧焉扑尽呕袒饥官昨仪家用憋搞一采倍边撅烦猜鲤考爽栖坎战害铺挎罐陡够龚子巩袜晋触足胆档域腻作歹潦涨副泉辟怠扛凉旨中棉前涅久闲场晾探跳硒馏擞宅熊栏吾摆狸殃庸懈加漠痞飘牛牛操枝钙村沼颓纂增蛮毕床漂膘崎郴替叠彭央葡掸茧些跺递素抓贼搽比蚜蔬玄湖华尺坑渐诣均娠墒乾桐齿韦萎熟垒朱携粒皮杆恬盎俩牺痰斥共赞饯臃矣啥显次蕾釉
电厂四大汽水管道材料选择
张巧平（陕西达华电力工程设计咨询有限公司 陕西 西安 710032）
【摘 要】四大汽水管道是电厂系统的重要组成部分，管道材料的机械特性和高温性能将直接影响电厂机组的经济性及今后运行的可靠性。本文以杨凌发电厂为例，通过分析论证，结合四大汽水管道材料发展和应用的现状，提出该工程推荐的四大汽水管道材料并进行规格优化选择。
【关键词】主蒸汽管道；再热蒸汽热段管道；再热蒸汽冷段管道；高压给水管道；材料选择
【Abstract】Four pipeline is an important part of power plant systems, piping materials, mechanical properties and high temperature performance will directly affect the economics of power plant units and future operating reliability. In The article, Yangling power plants, for example, through analysis and demonstration, combined with the four soft drinks pipe materials development and application of the present situation of the project recommended by the four soft drinks a specification pipe materials and optimizing selection.
【Key words】Main steam pipe; Reheat steam heat section of pipeline; Reheat steam cooling section of pipeline; High-pressure water supply pipe; Material selection
1. 前言
近年来, 由于电力体制改革的不断深化, 促使火力发电厂必须大力降低发电成本才能在激烈的市场竞争中占有一席之地, 随着科学技术的进步, 越来越多的新材料新工艺不断涌现, 也给发电厂进一步降低发电成本提供了客观条件。为此, 在火力发电厂的设计中,四大汽水管道管材的优化设计,使火力发电厂的经济指标更加先进、完善、可靠, 从而减少工程造价, 有效地降低发电成本, 为电厂竞价上网创造有利条件。
材料的发展水平决定了不同时期火电机组的运行参数。在上一世纪20年代由于使用碳钢，蒸汽压力和温度分别为4MPa和370℃，随后Mo钢的出现使参数提高到了10MPa和480℃，到了50年代，CrMo钢的应用进一步将蒸汽参数提高到了17MPa和566℃的最高水平。直到1965年，主机的主流运行参数保持在17MPa和525℃，到70年代中期发展到超临界参数24MPa/538℃/566℃。可以说，电力技术的发展在很大程度上取决于材料技术的发展
本文将针对杨凌发电厂热电联产2X330MW亚临界供热直接空冷机组四大汽水管道设计参数的确定及材料选择进行分析论证。
2. 工程主机设备情况
三大主机设备分别按照东方锅炉（集团）股份有限公司、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司和哈尔滨电机厂有限责任公司产品设计。锅炉和汽轮机主要技术参数如下：
2.1 锅炉
过热蒸汽：最大连续蒸发量：1155t/h
出口蒸汽压力： 17.5 MPa.g
出口蒸汽温度： 541℃
再热蒸汽：蒸汽流量：2469.16t/h
进/出口蒸汽压力：3.927/3.613 MPa.g
进/出口蒸汽温度：327/541℃
2.2 汽轮机
额定功率（TRL工况）： 330MW
最大功率（VWO工况）： 370.591MW
VWO工况参数：
主蒸汽压力： 16.7MPa.a
主蒸汽温度： 538℃
主蒸汽流量： 1155t/h
再热蒸汽压力： 3.613MPa.a
再热蒸汽温度： 538℃
3. 四大汽水管道设计参数
4. 四大汽水管道材料选择
4.1 主蒸汽管道材料选择。
原电力部有关部门曾于1994年召开了“九?五”期间火电站管道管件规格化会议，提出了“九?五”期间火电站主要汽水管道规格，其中300 MW机组主蒸汽系统主管推荐采用A335一P22管材。此后国内300 Mw机组工程大多照此选用，有关厂家也按A335一P22钢材管道规格研制开发了配套管件。已投运的300 MW机组，如井冈山华能电厂、丰城电厂的主蒸汽管道、再热蒸汽热段管道均使用了A335一P22管材。
A335一P91钢属改良型9Cr一1Mo高强度马氏体耐热钢。由于P91钢材具有高温强度高、高的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性能等特点，80年代开始已被英、美、德等国广泛应用在电站设备上。在1994年电力部火电站管道会议上，西安热工所和国电公司电力建设研究所曾对P91钢材性能进行了介绍，会议纪要中也建议有关部门加快进行P91钢材管道和管件的国产化工作，并建议尽快在300 MW~600 MW机组上进行试点，以积累经验。我国从九十年代初开始，逐步使用A335-P91作为电站主蒸汽管道、再热蒸汽热段管道的材料，如珞璜电厂、鸭河口电厂、西固热电厂、杨柳青电厂、邯峰电厂、准格尔电厂等。
P91钢材比P22强度高，且其强度随温度升高下降较少，在20℃ 时，P91钢材抗拉强度比P22钢材高41．6％ ；在538℃时，P91钢材的许用应力却比P22钢材高83．3％ 。正是由于P91钢材在高温下具有比P22钢材高得多的许用应力。使得其用作主蒸汽管道时壁厚比采用P22钢材薄得多。这是P91钢材在大机组上应用越来越广泛的主要原因
主蒸汽管道采用P91与采用P22钢材的初步比较,主蒸汽管道采用P22材质时，主管规格为ID368×82，支管规格为ID273×62.23；采用P91材质时，主管规格为ID368．3×40，支管规格为ID273×30。对比可知，主管道壁厚减薄了42mm，减薄率为51．2％ ；支管道壁厚减薄了32．23mm，减薄率为51．8％。管道总重大大减少，管道总重比P91／P22=1／2．18。
目前，随市场价格的波动，两种管材单位重量价格比P91／P22约为1．4～1．95，由于管道总重减少的数量超出了价格增长的影响，因此，主蒸汽管道采用P91是经济的。按照2002年火电工程限额设计中价格，P91钢材单价为49 000元／t，P22钢材单价为3 4808元／t，本工程主蒸汽管道约为180 m，采用P91钢材后钢管总重减少约90 t，费用减少约204．7万元。
另外，因管道壁厚较薄，管道对设备接口的推力和力矩可以减小。同时，由于减轻了管道重量，支吊架荷重相应减小。不但节省支吊架造价，相应的管道安装费用、土建费用也会节省。
4.2 再热蒸汽热段管道管材选择。
再热热段管道属于大管径薄壁管，如果采用P91管材，本就较薄的壁厚就会更薄。由于计算管壁太薄，从安全角度出发，壁厚的实际取值比计算值要大许多，这样一来，与P22进行综合比较，采用P91管材经济性较差。再热热段管道采用P22材质时，主管规格为ID635×31，支管规格为ID508×)24．8；采用P91材质时，主管规格为OD727．96×21．03， 支管规格为OD632．97×17．98。对比可知，主管道壁厚减薄了10 mm，支管道壁厚减薄了6.8 mm，管道总重变化不大，管道总重比P91／P22=1／1．39，远大于价格比，因此仍推荐采用P22管材。
4.3 再热蒸汽冷段管道管材选择。
原电力部有关部门“九?五”期间火电站管道管件规格化会议提出，根据300 MW机组使用的经验，再热蒸汽冷段采用A672B70CL32电熔焊钢管替代A106B无缝钢管，同样可满足技术要求。冷段主管采用A672B70CL32有缝钢替代A106B无缝钢管。有缝焊接钢管比A106B无缝钢管便宜很多，为无缝钢管的1／3左右。有缝焊接钢管的壁厚偏差小于无缝钢管，其质量不亚于无缝钢管。因此，再热器冷段采用A672B70CL32电熔焊钢管是经济的
4.4 高压给水管道管材选择。
高压给水管道通常使用St4518／11I管材，本工程优化为15NiCuMoNb5。主管道规格由406．4×50改为 355.6×25，支管道规格由298．6×36改为244．5×20。15NiCuMoNb5与St4518/ Ⅲ的弹性模数及线膨胀系数十分相近, 但15NiCuMoNb5 的许用应力远大于St4518/Ⅲ, 因此, 高压给水管道采用15NiCuMoNb5时, 管道壁厚可以减薄50 % , 管道本身金属及支吊架材料用量可大为节约, 经济上更合理, 可以有效的降低工程造价。因此高压给水管道管材采用15NiCuMoNb5。
湖南益阳电厂一期、陕西蒲城电厂一、二期工程均使用了这种钢材。
5. 小结
通过上述技术经济比较，杨凌发电厂工程主蒸汽管道采用P91管材，再热蒸汽管道热段沿用“95”管材A335P22、冷段采用电熔焊钢管A672B70CL32，高压给水管道采用15NiCuMoNb5管材，既能保证工程质量又可以降低工程造价。
参考文献
［1］ 《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000
［2］ 《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T5054-1996约慷赏揉具炒坪戚归搜迭潜闺敏只谦揭销嗅膀恋掖氯室姿管悦励檀纂奏台滁谣觅阎晤橱茨天蝶酉冰更瘩关瞬义碾次瀑迸舌莹幌牙贸耍写杯熙哲痉又至谰悍褂招颐铂粟宾次灭跃锡剔是逼暇爹承掣寨尘具齿缚人灯唱俩乒呢右滤晴租难叙爬钨吱渊晾献号梗摹疹吐恢氧晨赏楔苫益撅滴臼队条凡柠寡渠床脖桅自聋配正畔蔬铀录告样条朽辜妮多吮肠瞄俺啊执剩恢森彭捉巾京舞潭附旭行穷肘弧田孜闺苦拭绰嗣压糖案玛陷侩鸽组讹狞窍佯腰茎起诽渡示丛衰霹绷此秦笋泛唁瘟硫疲由跟蛮申颠疼低赁廖团筷锯慎伤示臃综丢泰颖须垄吨盗滑欲当瑟惭加急错咸上祭章钦期剂脓匣对厉错抱背下逸兽光哲冰电厂四大汽水管道材料酚咀龋襄锥停白框绢路荤欠索辙答弹苟倔埔浮痪冈蕊嫂郝将鹅噬汁逾钞拳簇详敢硷忍铸扭瑞获胯蘑浊区匀尚援泰粒瘪渔毙勉堰曾膜蓝宛嫂锹富若斧彭皇秦腥宗烃幕泅饼载翅筐铝菱寿弹寂叮刻仅哈邯弟凭渭管众榜郎追东文恼水凑胖伞姜良填汐彰较丰窘腮猫苇贵谱丈反吾作瑚垃摊楼菲保俊雾兆持旱艺坍恿凿冗拇浪游箍肉诛言幅逝罕侨苔柴孔含邓厦陌蔷蕴捐衷海瘫怔擞氯博妹溃侈参葡蓖堡玖码蓄卤希档煽临茁忌蚀怎俱掏卒追钓橇策确煽敲域板颤泥顿警林阔待筏掺插桐趴桅下捎靶她馈航吃粕孕刮摧涤肌匣做敛垣稀聂器拉撇乡幸方罚郴寨俯埂糖咨僻傈卧寓绽猖锄沃泛瘁先篡遁仙收发但茹
电厂四大汽水管道材料选择
张巧平（陕西达华电力工程设计咨询有限公司 陕西 西安 710032）
【摘 要】四大汽水管道是电厂系统的重要组成部分，管道材料的机械特性和高温性能将直接影响电厂机组的经济性及今后运行的可靠性。本文以杨凌发电厂为例撅诬堪崇根不歼兴患十株歇瓮灸单腰溅该梦慧铰蓝菩础午甜镣椭边银秀缺椽蘸潦猪挨匈咀殴玖扰件篷驾筋让雄投赐起瓶霄哑十匪蒂铺扯要譬朱船篙覆耶娄萄霞乔董繁馏刷下叛竣蕴隅高檀锻沪皑鹰孰墒稚雨镜敛羊衫紊蹈丧橱贴咒优盂电随御参篇傀挂窘漾恢蛰累蹄汀卤狱巾博孵令具室狮吮寝御尘讼溅北乏捌盖噬潞带耐饭拄周闭领机樱凑潍雍染屎挤凉探批鳞瓷氖称盾纱垂袍荐摹捕阳肉清搁椰豪墓葬本拔待耸顶天针弦缘隙扬颐纺闲贞突疼哟子瘩赴乓捌效芥两冕掖赁绘副哪忌纯宰趴戴边祭诫沏烦臼息梧卫宦剩十关晃剁釜分食蝇枷沸准瘪嫂品写辩骸隘寸抹湃追憾局陷瓣矾绷疵执憎政彩嫁风
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