简析锅炉过热器减温喷水管道的设计

简析锅炉过热器减温喷水管道的设计

徐青涛

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

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