火力发电厂高温蒸汽管道保温厚度计算分析

火力发电厂高温蒸汽管道保温厚度计算分析

随着国内高参数和大型斗号的增加，各种斗号的长度、直径和厚度也在增加。由于能源日益紧张，材料价格也在上涨。因此，节能工作越来越受到重视。高温管道的保温已成为影响火力发电厂安全经济运行的重要因素。火力发电厂中的高温管道一般都采用复合型保温结构:在高温管道外壁上先包裹一层耐热温度较高、价格也较昂贵的保温材料,再在这些材料外面包裹一层耐热温度较低,价格便宜的保温材料。下面以大唐桂冠合山发电有限公司“上大压小”扩建工程超临界凝汽式机组的高温蒸汽管道保温厚度计算为例,分析影响高温蒸汽管道保温经济厚度的因素。1计算复合保温的经济厚度1.1计算公共格式根据计算原则:内层厚度按表面温度方法计算,外层厚度按经济厚度方法计算。管道复合保温按下式式中:A1.2系统保温,年运行时间及热价合山电厂扩建工程的主蒸汽管道,高温再热蒸汽管道外径分别为Φ436×59(ID9318×59),Φ1023×35(ID953×35),蒸汽设计温度为574℃,管道采用复合保温结构,内层保温采用硅酸铝制品,外层保温材料采用岩棉制品。保温计算参数的选取:室外环境温度按全年平均温度计,取20.7℃;室内环境温度根据暖通专业提供,取26℃;年运行时间根据初步设计及主机协议,取6800h;热价根据实际煤价计算得38.70元/GJ;硅酸铝原材料费/单位造价P合山电厂高温再热蒸汽管道的经济厚度计算结果列于表1。2影响国防经济厚度的主要因素分析从表1计算结果分析,在使用相同保温材料的前提下,热价、环境温度、管径大小等对保温厚度的影响如下:2.1蒸汽管道保温经济厚度1)热价越高,总的保温层越厚;到厂的煤价越高,热价值就越大。2)近年来,煤炭资源日益紧张,煤炭价格也节节攀高。在同等条件下的蒸汽管道保温经济厚度,煤炭资源丰富的北方电厂,比煤炭资源贫乏的南方电厂要薄一些3)对于同一地区相同蒸汽参数的电厂,在使用相同保温材料的情况下,新建的电厂保温层厚度就会比老电厂要厚一些。4)未来发展的趋势是煤价越来越高,远远高于保温材料的价格和单位造价增长的幅度,从节能的角度出发,要求进一步减少蒸汽管道的散热损失。要减少散热损失,就要加厚保温层,或者采用导热系数更小的保温材料。2.2温度的确定和测量从表1计算结果分析,环境温度为26℃时的保温层厚度比环境温度为20℃时的保温厚度厚40～50mm。因此环境温度的选取非常重要,室内布置的设备和管道的环境温度应根据主厂房室内空调排风计算(全年平均)提供。在做保温经济厚度计算时,室内的环境温度应取汽机房全年空调室外排风温度的平均值。室外的环境温度取历年的平均温度。环境温度不高于27℃时,设备和管道保温结构外表面温度不应超过50℃;环境温度高于27℃时,增加保温层厚度,对外表面温度的影响很小,故保温结构外表面温度可比环境温度高25℃。2.3管道规模的影响工作温度相同、利用方式相同的蒸汽管道,管径越大,保温层也越厚。2.4与新版《火力发电厂保温油火力发电厂中采用的保温材料一般是使用经过工程检验,证实是高效节能的材料。电厂使用最多的保温材料有:硅酸铝制品、岩棉制品、玻璃棉制品。为分析导热系数的发展变化,取旧版《火力发电厂保温油漆设计规程》附录B常用保温材料性能表的导热系数(下称旧规程)与新版《火力发电厂保温油漆设计规程》附录A常用保温材料性能表的导热系数(下称新规程)在不同温度下的导热系数进行比较,见表2。根据表2分析,从1997年到2007年,硅酸铝、岩棉保温材料的导热系数数值变大,这是考虑到产品生产质量、保温工程施工质量以及保温材料使用一段时间后保温效果下降后的一个修正。玻璃棉保温因其密度较小、热导率较小、便于施工、材料性能稳定等优点,近年在火力发电厂应用广泛。玻璃棉使用一定年限后,经调研分析,其导热系数变化不大,性能稳定。随着生产工艺的提高,玻璃棉保温效果得到提高,热导率变小2.5室外设备和管道保温经济厚度的比较表2其他影响保温经济厚度的因素包括:年运行时间、介质火用系数、室外风速、保温保护材料单位造价,保温工程投资年分摊率。1)年利用时间增加,保温经济厚度加厚。2)介质火用系数A3)室外风速是影响布置在室外的设备和管道保温经济厚度的因素,根据计算比较,在同一环境温度下,室外布置的管道保温经济厚度要薄些,但散热密度值较室内的管道稍大,这是因为室外布置的管道,风速增大会导致散热增大。4)保温保护材料单位造价是一项综合性指标,随时间、地区不同而变化,应按工程实际来选取,若材料费提高,经济厚度就会降低。3主厂管道、支吊架设置情况1)高温管道采用复合保温结构进行保温,对满足热力工程要求、降低工程造价意义重大。在大型热力工程中对高温管道复合保温经济厚度的选取应尽量使用“保温经济厚度计算法”。同时,工程设计、技术人员应正确选用复合保温的计算方法、规范计算程序,真正地发挥高温管道复合保温结构的经济优势。2)随着高参数、大容量机组不断增多,蒸汽管道的温度越来越高,管径也越来越大,为减少管道散热损失、满足生产工艺要求,保温层的厚度只能越来越厚。这给主厂房管道布置以及支吊架设计带来麻烦,管道的开孔越来越大,管道布置也变得困难,原来的支吊架设计手册有关管部的H值、C值保温后已无法满足支吊架设计要求,土建费用也相应增加。建议保温材料生产厂家重视保温材料的研究开发,提高现有保温材料的性能,开发出符合国家标准,热导率低、密度小、保温性能好的新型保温材料,才能更好地满足电力发展的要求。3