火电厂锅炉汽机本体设备及管道保温的施工工艺分析

2022-11-16颜亮

科技与创新 2022年1期

颜亮

（中国电建集团福建工程有限公司，福建福州350000）

火力发电是中国发电的最主要方式之一，现如今随着火电厂发电水平的不断提高，其发电机组的参数也变得越来越高，容量也变得越来越大，为了进一步降低锅炉汽机本体设备以及管道运行过程中形成的热损失，提高锅炉汽机本体设备质量以及管道保温质量十分重要，这样才能确保锅炉汽机始终处于高效稳定的运行状态下。因此，对火电厂来说，做好锅炉汽机本体设备和管道保温工作具有重要意义，不仅提高了汽轮机的保温质量，以防热损失严重使热效率低下；还提高了锅炉汽机本体设备质量及使用寿命，有助于使火电厂获得客观的社会效益和经济效益，促进其可持续发展。

1 火电厂锅炉概述

常规情况下，锅筒、受热面、集箱和管道、烟风道、燃烧设备等管道系统共同组成了火电厂锅炉，其中锅炉汽机本体设备以及压力管道是其重要设备，并且施工质量的优劣对火电厂发电供电的安全稳定与否有决定性作用。设备本体和压力管道采取有效的保温工艺能够进一步减少锅炉的热损耗，对于预防压力管道受侵蚀具有重要的意义。所以为了进一步降低能量损耗，提高火电厂节能效益，采取保温施工具有重要的意义。

2 火力发电厂能耗影响因素

2.1 通流性

在火力发电厂汽轮机组具体运行过程中，通流性对气流机组的实际蒸汽做功效率有直接的影响，如果整个火力发电厂汽轮机组的通流性不足，会直接导致汽轮机组消耗大量的能源资源以保障机组的稳定运行。如果整个火力发电厂汽轮机组的通流性符合运行标准，有助于改善火力发电厂汽轮机组实际运行阶段的通流面积与气流量，进而有效提高汽轮机组的实际缸内运行效率，有效降低火力发电厂汽轮机组的能耗量。

2.2 气缸效率

气缸效率是影响火力发电厂汽轮机组能源消耗的主要因素之一。结合现状分析，多数火力发电厂汽轮机组的安装、管理和维护等相关工作的落实仍存在一定的问题，同时，对火力发电厂汽轮机组的设计标准进行分析可知，汽轮机组在具体运行阶段中的气缸效率通常低于实际设计标准，所以中国多数火力发电厂汽轮机组的气缸效率低于国际标准水平。另外，因为火力发电厂汽轮机组气缸效率的下降会对整个汽轮机组运行时形成的能耗产生直接影响，进而导致火力发电厂汽轮机组运行过程中的能源消耗幅度增加。

2.3 出力系数

出力系数是火力发电厂汽轮机组实际运行阶段的一项主要指标，与整个火电厂汽轮机组的能源消耗存在密切关系。如果电网系统处于正常运行的状态下，因为不同时间段内电力符合通常会发生一定的变化，电力高峰值和电力低估值波动较大，而火力发电厂汽轮机组在实际运行需要适应电力供应变化带来的不同强度的电力负荷，进而保证火电厂汽轮机组调整电力负荷的过程中额外消耗一定的能源资源。

2.4 气压和温度

如果火力发电厂气流机组处于正常、稳定的运行状态下，汽轮机组周围环境中气压、温度的变化对其实际运行效果有重要的影响。如果火力发电厂汽轮机组在水压较低的状态下，难以调整燃料燃烧进而满足汽轮机组正常运行的能量，便会导致汽轮机组的蒸汽流量明显增加，蒸汽气压快速下降，进而导致整个火力发电厂汽轮机组的实际运行效率下降。同时，火力发电厂锅炉运行过程中随着吹入空气的比重升高，染料燃烧能量供应的不足甚至喷水量的增加，都会进一步导致火力发电厂锅炉周围受热面存在严重积垢的情况，最终导致整个火力发电厂汽轮机组需要消耗大量的热量满足其正常运行的要求。

3 火电厂锅炉汽机本体设备及管道的保温结构设计

3.1 主体结构设计

不但需要对保温材料进行科学、合理的选择，同时还需要做好火电厂锅炉汽机本体设备以及管道保温结构的设计工作，整体保温结构的主要组成部分包括保温层与保护层，在进行保温施工的过程中，对整个管道运行进行水压试验具有重要的意义，确保全部设备及管道处于正常的情况下，对锅炉汽机设备和管道采取全面的清洁措施，确保设备和管道均能够符合保温施工的相关要求，确保各个设备接缝的紧密性。其中对一些缝隙来说，需要结合具体情况对缝隙进行填充处理，这样才能够有效保证管道具有良好的防水性能和美观性。除此之外，在整个保温工程施工阶段，对于其中存在的硬质保温制品来说，需要对其采取伸缩缝设计，进而对一些设备通过支撑架进行有效固定，确保在进行分层保温施工的过程中，能够将伸缩缝有效错开，同时需要对伸缩缝位置使用专门的保温设计。

3.2 支撑设计

火电厂进行锅炉汽机本体设备以及管道保温施工的过程中，为了保证整个锅炉汽机设备具有良好的保温效果，对设备底部采取有效的支撑措施具有重要的意义，因此需要对设备加装一些固定装置，保证设备具有良好的保温施工环境，尤其是对一些卧式设备的支撑设计来说，为了能够确保支撑件安装的质量与相关要求相符，避免对设备的阀门、管件造成不良影响。除此之外，在选择支撑件的过程中，需要结合其支撑涉笔与管道内介质的温度展开科学合理的设计，如果内部介质的稳定性并未超过焊接承载环的支撑范围，则能够投入应用。但是对内部介质温度高于设计的支撑件范围进行设计的过程中，需要改变承重支撑件的材质，为了能够保证支撑性能，对于一些需要直接焊接的位置来说，需要加装相应的不锈钢垫板。

3.3 固定件和捆扎件

在保温施工阶段，如果保温层的材质和硬质，那么需要使用钩钉方法对其进行有效固定，并且在实际施工过程中需要根据整个制品的自身尺寸，将固定件合理安装在保温层的桩柱中，进而强化其固定效果。而如果保温施工过程中保温层材料为软质材料，则需要采用销钉的方法对其进行固定。无论在固定阶段使用何种方法，都需要采用低碳圆钢材料完成制作，同时充分结合安装固定数量与实际情况，为了能够有效改善锅炉汽机本体设备及管道振动情况，需要对固定装置的钩钉采取加大、加粗设计方法。

3.4 保护层设计

对火电厂锅炉汽机本体设备及管道进行整体保护层设计的过程中，设计人员需要根据充分了解实际施工过程中使用的保温材料性能，特别是对一些硬质保温制品进行设计的过程中，需要合理选择接缝的设计方法。对软质保温制品的保护层进行设计的过程中，通常情况下需要使用纵向搭接的方式进行合理设计。同时需要注意在进行搭接设计的过程中，如果需要进行搭接的尺寸大于30 mm，需要使用抽芯铆钉对其进行固定处理，这样才能有效保证整体保温层的稳定性。

4 火电厂锅炉汽机本体设备和管道保温施工工艺

4.1 材料选择方面

结合现状分析，火电厂锅炉发电机组中存在较多的管道系统，不同的管道系统所使用的的保温材料也存在一定的差异性，烟道以及风道多使用岩棉材料保温，例如福建华电福州可门火电厂一期和二期烟风道（设计院部分）、福建省福鼎热电厂工程主体施工A标段工程烟风道（设计院部分）的保温设计采用岩棉缝毡进行保温；并且如果介质的温度超过350℃，则需要使用硅酸铝制品材料进行保温；反之，如果介质的温度不足350℃，则需要使用岩棉制品材料进行保温。对汽水管道保温材料进行分析，如果管道直径Φ≥38 mm，并且介质的温度超过350℃，则需要选择硅酸铝制品材料，将其做成管壳；如果管道直径Φ≥38 mm，并且介质的温度超过50℃且低于350℃，则需要将岩棉材料做成管壳；如果管道直径Φ＜38 mm，则将硅酸铝纤维材料制成的绳子当做主要的保温材料。全部的管道弯头、管道阀以及异形件等均选择与系统管道保温材料相同的保温棉制品进行保温，用铝合金板加工成阀门套或采购玻璃钢阀门套进行加固，保证管道弯头、阀门位置的保温厚度和系统管道保温厚度相同。在汽机本体设备和管道间，如果介质的温度超过350℃，应使用硅酸铝纤维填充进行保温处理，如果介质的温度不足350℃，应使用岩棉材料进行保温。

通常情况下，保护层使用厚为0.7 mm的铝合金板，如果管道直径Φ≥38 mm，那么可以将厚度不足0.5 mm的铝合金板应用于汽水管道，如果管道直径Φ不足38 mm，并且保温层的厚度超过80 mm，应将厚度不足0.1 mm的玻璃布应用于汽水管道，注意需要在其外层均匀涂抹一层水胶；多数情况下，烟风道的矩形截面保护层使用0.8 mm厚度的铝皮材料，如果矩形截面较大，应该使用金属压型板材料，旨在对其进行有效保护。

4.2 施工技术

首先，工作人员需要对保温设备和管道进行清洁处理，主要工作内容包括去除污渍、除垢等，保证其完全清洁，并且待管道彻底安装完毕后对介质的实际温度进行监测，如果介质的温度不足120℃，则需要对设备和管道实施第一层保护，也就是刷漆处理。将保温处理应用于汽机本体设备和相关管道，常规情况下，管道选择固定式保温结构，并且阀门、法兰、堵板、装置和本体设备可以选择拆卸式的保温结构，同样该结构也适用于主蒸汽蠕变检测段的管道[1]。

其次，一些管道以及汽机本体设备的间隙具有特殊的要求，需要选择硬质保温材料，因此可以通过软质材料对其进行有效填充。通常情况下，各个硬质保温层的间距是高温管道3～4 m的伸缩缝，在20～25 mm之间，中温管道5～7 m伸缩缝超过25 mm，但是不足100 mm。对高温管道来说，还需要将一些特殊保温结构用于伸缩缝的外侧位置。并且在阀门以及法兰管件等位置合理设置保温结构的支撑件，通常需要设置在上方位置，以防对螺栓的拆除产生不利影响。如果介质的温度为450℃，那么则必须使用紧固承重环，如果介质的温度不足450℃，那么则需要选择焊接承重环。确保支撑件的宽度小于保温层宽度10～20 mm，间距为1.5～2 m，高温管道和低温管道分别为3 m和5 m，如果上述管道之间使用毡、垫等保温层，其厚度间距需大于1 m。因为管道系统性质的不同，所以需要选择不同材质的材料保温，并且保温结构的固定件也存在明显差异。如果保温层选择硬质材料，例如钩钉和销钉，固定件的间距需要在300～610 mm之间；如果保温层选择软质材料，应使用销钉以及自锁垫片进行加固处理，固件和固件之间的距离需要小于350 mm[2]。通常情况下，钩钉和销钉的规格在Φ3～6 mm之间，材质多为铁或者唐钢，每平方米固定件的数量为底部大于等于8个，侧部大于等于6个，对特殊振动部位来说，加固过程中可以适量增加单位面积中的钩钉和销钉数量。对直接焊接部位以及不锈钢设备进行固定的过程中，必须选择材质为不锈钢的固件，如果情况较为特殊，选择碳钢固定件的过程中需要适量的添加一些钢垫板或者垫圈。之后则需要对保温结构进行捆扎处理，根据规定规格选择合理的捆扎件。

对防潮层进行分析，防潮层的材料多为改性沥青油毡、沥青胶玻璃布、防水冷胶玻璃布等。如果设置防水冷胶玻璃布及沥青胶玻璃布防潮层，需要在其中间位置添加一个低碱粗格玻璃布，规定的过程中需要选择软质捆扎件。

4.3 施工要求

在对锅炉汽机本体设备和管道实施保温施工的过程中，应加强对质量问题的重视。不仅需要选择合适的保温材料以及粘结材料，同时还需要合理应用保温接缝施工技术，特别是对管道弯道、阀门和设备同管道的缝隙位置，需要严格施工，进行多次检查。之后，需要确保锅炉汽机本体设备及管道在完成保温施工后具有一定的美观性。在进行保温的过程中，不管是使用包裹，还是捆扎或者其他的方法，都需要确保管道外层美观、整洁、平整，如果情况允许可以对外层进行刷漆处理，均匀刷漆。除此之外，全部的保温施工工艺都需要严格遵守厚度的要求、结构的要求以及材料的要求，保证施工的合理性、有效性[3]。

4.4 施工具体流程

火电厂锅炉汽机本体设备保温施工流程如下：①对锅炉汽机本体设备进行精准测量；②根据厂家保温图纸设计要求，准备符合设计要求的保温施工材料；③办理工序交接单；④施工技术和安全交底；⑤进行脚手架的搭建工作；⑥对锅炉汽机本体设备进行保温施工；⑦进行铁丝网的全面敷设；⑧抹面处理（或安装保护层）；⑨全面验收；⑩将脚手架全部拆除；⑪验收结束。

管道系统保温施工具体流程如下：①对管道进行全面准确测量；②根据测量结果和厂家保温图纸设计要求合理选择保温施工材料；③办理工序交接单；④施工技术和安全交底；⑤进行脚手架的搭建工作；⑥对管道进行保温施工；⑦安装保护层（或涂层处理）；⑧验收处理；⑨将脚手架拆除；⑩验收结束。

4.5 维护和保养

通过合理有效地维护保养有助于提高锅炉汽机本体设备的质量，延长保温层以及保护层的使用寿命，因此日常维护保养工作必不可少。要做好管道防爆防范准备工作，完成施工后认真检查接缝、阀门以及管道弯道位置，对保温层进行检查，查看其是否出现腐蚀或者变薄的情况。如果出现上述情况应及时采取有效的保护措施。除此之外，为了保证施工质量，需要全面落实质量方案和质量目标，制定科学合理的质量管理体系，实现对施工项目的过程控制，及时发现施工过程中存在的问题，全面分析对保温施工工艺应用造成影响的相关因素，实施工程质量的全过程控制管理，提高火电厂锅炉汽机主体设备及管道保温施工水平。