浙江省特种设备科学研究院 310020
摘 要:随着锅炉内管供应的不断增加,其设计工作也日益繁重,其在锅炉整体设计中所起的作用也日益突出,因此,对其进行研究与改进,对于锅炉设计具有不可忽视的意义。
关键词:锅炉;过热器;管道设计;改进
锅炉系统中各种管道种类繁多,种类繁多,包括启动管路、减温管路、事故排管路、各类测点管路等。每一根管子,都有自己独特的功能。可以说,在整个锅炉的设计过程中,管路设计占有相当大的比重。本文着重介绍了锅炉水冷壁减温给水管路的布局和受力情况。
1.管道整体布置
1.1道走向布置
首先要检查一下《规范》,看看有没有什么特别的需求和设计范围,然后根据总平面图,对管线的方向有一个大概的了解,然后再来进行管线的设计。
过热器减温洒水管通常是从锅炉进水管的界面开始,一直到过热器洒水降温器的管口。因此,要确定过热器减温给水管路和给水管路的连接部位,要确定过热器喷淋系统在锅炉内的准确定位。如果锅炉供水管线由设计院提供,则应与设计单位协商,决定其供水管线的连接部位。因为锅炉供水管线是按照设计院的设计方案来进行的,而过热器减压洒水管的管径比较大,因此,为减小它们之间的相互影响,以及防止出现太大的计算错误,通常都是在总管闸阀的前方设立一个固定点,而在这个固定点的下游,只需要将这个固定点的位置放在固定点的后面,然后再根据设计人员的计算结果来进行计算。在此基础上,通过向量叠加该节点的上游和下游的计算成果,来求取定点的计算值。
在布局时,要注意管道的保温厚度,温度位移的方位,要避开钢架立柱、钢架水平梁、水平和垂直斜拉撑、节点板以及其他的锅炉主体管道以及设计院的管道,还要避开锅炉的各类设备和附属机械等,并且要尽可能地保证管道与管道间的净间距。为便于生产,除工程上无特别要求外,通常将过热器降温管路均采用直管加弯头和三通的形式。
1.2门及其他装置的布置
管线上装有大量的调节阀、温度、压力和流速设备。按照《火力发电厂汽水管道设计技术规定》(以下简称《管规》)的要求,在有站台的情况下,应将其设置在便于操作、维护及检修等方面。适用于高负荷或大型焊接阀的卧式管线。
在过热器减温水管路上通常装有调节阀,闸阀,止回阀和流量计等设备。我们通常都是把阀门放在同一楼层的框架上,也就是工作台上。操作平台的布局应符合《管规》,且操作方便,维护方便,检修方便。并且要保证在站台上有足够的空间来安装阀门。所以在管线铺设前,要确定管线上的阀的数目及排列次序等。
《管规》中也明确指出,若管线上装有测流设备(例如:测流孔),其安装前、后各应留一段直线。其直管部分的长度,在有关计量设备的参数资料中可以找到。在水流设备前方和后方最短的直管截面上,不得设置有疏水器或其他接头架等。
1.3吊架的布置
管线方向的布局也要注意支吊架的设置。管道悬挂装置的布置要能够有效地抵抗动力荷载、静荷载和意外荷载,并对管线的变形进行适当的限制,确保在不同的条件下管线的受力都处于可接受的范围之内。管道受力设计要满足管线的强度和刚度要求,提高管线的稳定性能,预防管线的振动,避免管线二次应力超标。
在具体的设计中,要结合实际的钢框架构造,同时要考虑到支吊点上的支根梁的布置,以便给吊杆管件和根部留出充足的空间来布置弹簧、吊杆及吊挂所需要的连接件等,同时要确保支吊架中的弹簧及吊杆不会与其他装置产生冲突,此外,还需要对整体管系统的工作状况、扩张方向、扩张值进行综合分析,做到冷、热两种情况都不会相撞。悬挂装置应当安装在接近中心负载的地方(例如阀门,三通等)。
2.道的应力分析
在进行现场受力分析和计算时,首先要确定所建管线的三个节点的终点,然后再设置各个方位的位移值。过热器减温给水管线,通常都是从主管阀门开始,将其设置在一个定点上,所以三个方向的位移均为0。在此基础上,提出了一种新的改进方案,即采用了一种改进的方法,即采用了一种改进的方法。
利用 CAESAR II软件建立了管线模型,并进行了受力分析。在此基础上,提出了管路的改进方案,并对管路进行了优化。
3.实例分析
3.1管道整体布置
进行了过热器降温及洒水管路的布局,并对管路进行了相应的参数计算,并对其进行了受力分析。
管路的主要参数:单向阀前的压力和温度计算结果为:压力为29.3MPa,温度为290℃;单向阀出口的压力和温度分别减去 P=27.7MPa和 T=485℃,再减去 P=27.6MPa, T=518℃。
到接管界面末端的扩展数值为:
一负左侧: X=61.2毫米(朝向高炉左侧)、 Y=3.5毫米(朝向高炉前方)、 Z=30.0毫米(朝向下方);一负右侧: X=61.8毫米(朝向高炉右侧)、 Y=3.5毫米(朝向高炉前方)、 Z=30.0毫米(朝向下方);二负左边: X=400毫米(朝左边)、 Y=33.5毫米(朝前)、 Z=30.7毫米(朝下);二负右X=40.0毫米(朝向高炉右侧)、 Y=34.0毫米(朝向高炉前方)和 Z=22.4毫米(朝向下方)。
以下是管线的规范:
主管:直径219*40,材料SA-106C;一减二减
单向阀前端:直径133*25,20 G材料;一减、二减单向阀:直径133x25,材料为12CrlMoVG.
3.2应力计算结果分析
经计算与分析,尽管最大值已通过,但某些结点的温度变形偏低,从结构角度考虑,还存在采用刚性吊杆的可能。因此,出于节约的考虑,将上述的结点弹性悬挂装置转换为刚性悬挂装置,并进行计算。修改后,经现场实测,支吊点表设计合理,施工顺利。这一部分管线的布设工作已经结束,可以作为工程设计的基础。
结束语:
综上所述,管路设计是一项非常复杂的工艺,它有着多变、灵活、设计多样化等特征,但在一定的前提下,应尽可能地进行最优,从而使得整套管路更加经济合理,使用更加便捷和实用。在实践中要加强实践,增强自己的素质,才能满足日益发展的锅炉工艺要求。
参考文献
[1]李方强.焙烧炉余热锅炉过热器设计[J].有色冶金设计与研究, 2020(06):24-26.
[2]梁国灿.1197t/h亚临界压力控制循环燃油/天然气锅炉过热器一级喷水减温设计的可控性研究[J].锅炉技术, 2021(05):225-227.
[3]张文胜,管海英,宋坤.SZS20-1.6/350-Y(Q)锅炉过热器和减温器的设计[J].工业锅炉, 2022(11):147-148.