电厂四大汽水管道材料选择

1、电厂四大汽水管道材料选择Material selection of four power plants steam and water pipeZhang Qiao-ping(Shaanxi Dahua Electric Power Engineering ConsultingCo., Ltd. Xian Shaanxi 710032)【】 Four pipeline is an important part of power plant systems, piping materials, mechanical properties and high temperature performa

2、nce 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

3、recommended by the four soft drinks a specification pipematerials and optimizingselection.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

4、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 370C ,随后Mo钢的出现使参数提高到了 10MPa和480C ,到了 50 年代,CrMo钢的应用进一步将蒸汽参数提高到了17MPa和566C的最高水平。直到1965年，主机的主流运行参数保持在17MPa和525C ,到70年代中期发展到超临界参数 24MPa/538C/566 C。 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 2X330MWE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

5、程主机设备情况三大主机设备分别按照东方锅炉（集团）XX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 C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 C2.2 汽轮机额定功率（TRL工况）:330MW最大功率（VWO工况）:370.591MWVWOL况参数:主蒸汽压力 :16.7MPa.a主蒸汽温度:538 C主蒸汽流量 : 1

6、155t/h再热蒸汽压力 :3.613MPa.a再热蒸汽温度:538 C3. 四大汽水管道设计参数根据机组参数 ,四大汽水管道的设计参数详见下表。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A33

7、5 一 P22管材。A335 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 1 994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 MW600 MV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

8、、 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20C 时,P91钢材抗拉强度比 P22钢材高41.6% ;在538C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ID368X 82,支管规格为 ID273 X 62.23;采用P91材质时，主管

9、规格为ID368.3 X 40,支管 规格为ID273X 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1.41.95,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

10、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ID635X 31,支管规格为ID508X )24.8;采用P91材质

11、时， 主管规格为 OD727.96X 21.03,支管规格为 OD632.9 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

12、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 X 50改为355.6 X 25,支管道 规格由 298.6 X 36 改为 244.5 X 20。15NiCuMoNb5与 St4518/ 山 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/ m,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