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660MW超超临界机组主蒸汽管道配管方案研究

高文英，王岩

（国核电力规划设计研究院，北京100095）

结合目前国内外的规程规范，通过对主蒸汽管道的许用应力及壁厚的选取分析，对某660MW 摘要：随着我国电力行业的飞速发展，大容量高参数的机组已成为我国电厂的主力机组.机组的主蒸汽管道的配管方案进行了研究并提出了相关建议.

关键词：许用应力：高参数

中图分类号：TK229.4 文献标志码：B 文章编号：1009-3230（2016)11-0012-03

Studyonthe660MWUltraSupercriticalUnitMainSteamPipingPlan

(State Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute Beijing 100095 China)

GAO Wen -ying WANG Yan

high parameter unit has bee the main unit in the power plants. Combining with the code of Abstract: Along with the rapid development of power industry in our country the large capacity anddisipline at home and abroad and though the selection and analysis of the allwable stress and wallthickness the main steam pipe solution of a 660 MW unit is studied and related suggestions are putforward.

Key words: Allowable stress; High parameters

要技术参数见表2.

0 引言

工程为两台660MW超超临界抽凝供热机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施.

表2 汽轮机主要参数序号 1 额定主蒸汽压力 名称 MPa.a 单位 数值 282 额定主蒸汽温度 6003 4 额定再热蒸汽进口温度 额定功率 MW 620 6605 THA 工况背压 kPa.* 4.76额定转速 t/min 3000

前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉胆平衡 锅炉形式为超超临界参数变压运行直流炉，通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的ⅡI型锅炉.主要技术参数见表1.

表！

锅炉主要参数

序号 名称 单位 BMCR数值 001 2 过热器出口蒸汽压力 过热蒸汽流量 MPs.g 29.43 过热器出口蒸汽湿度 623 6055钢护保证热效率（按低位发热量） 4 再热器出口蒸汽盈度 94

1 主蒸汽管道设计参数的确定

1.1主蒸汽管道设计压力

2012），3.1.4条款，超超临界参数机组，主蒸汽 根据《电厂动力管道设计规范》（GB50764-管道设计压力取用下列两项较大值：

（1）汽轮机主汽门进口处设计压力的105%.

汽轮机形式为超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、九级回热、单抽凝汽式.主

（2）汽轮机主汽门进口处设计压力加主蒸汽管道压降.（4.26%）

设计压力：28MPa.a×1.05×1.05=30.87MPa. a(30. 7 MPa. g)

1.2主蒸汽管道设计温度

根据（电厂动力管道设计规范）（GB50764-均值计算2012） 3.1.7条款，主蒸汽管道设计温度应取用锅炉过热器出口蒸汽额定工作温度加上锅炉正平均值为100MPa（这个值未提及与壁厚相关），常运行时允许的温度偏差值，当锅炉制造厂未提计算许用应力：100MPa/1.5=66.67MPa供温度偏差时，温度偏差值可取用5℃.”

设计温度：605°℃5℃=610℃

1.3主蒸汽管道材料选取

根据设计温度及设计压力，管道材料选用A335 P92(X10CrWMoVNb9 2) .

2主蒸汽管道布置方案分析

工程的主蒸汽管道的布置有两种方案：

一种是：采用常规2-1-2配管方案，设有母管，即单管布置方案；

另一种是：采用2-2配管方案，不设母管，即双管布置方案.

下面分别对两种布置方案主蒸汽管道的许用应力和壁厚的选取原则及经济性进行分析.

2.1单管布置方案

2.1.1关于EN10216-2标准

根据《电厂动力管道设计规范》（GB50764-2012），EN10216-2:2004-07标准材料的许用应力表，A335P92（X10CrWMoVNb9-2），在610℃C时，许用应力为66.6MPa.按照单管计算后管径为ID419×118mm.

收录了X10CrWMoVNb9-2材料. EN10216-2标准，EN10216-2:2013版中，

依据《火力发电厂汽水管道应力计算技术规应力”，现以EN10216-2：2013版中数据计算X10CrWMoVNb9-2材料许用应力.

3钢材的许用应力

镍基合金外，管道组成件用钢材的许用应力，应根 除延伸率大于等于30%的奥氏体不锈钢和据钢材的有关强度特性取下列三项中的最小值：

式中，R为钢材在20℃时的抗拉强度最小值，MPa：R为钢材在设计温度时的0.2%规定非比 MPa；R为钢材在设计温度时的屈服强度最小值，例延伸强度最小值，MPa；R，为钢材在设计温度时的10h持久强度平均值，MPa.

2.1.2关于ASME标准

2.2双管布置方案

（1）按照钢材在设计温度下10h持久强度平

钢材在设计温度（610℃）下10h持久强度

（2）按照钢材在常温时的抗拉强度最小值计算

钢材在常温时的抗拉强度最小值为620MPa（值未提及与壁厚相关）.计算许用应力：620MPa/3 = 206.67 MPa

(3）按照钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最小值计算

0.2%时的屈服极限最小值为248MPa，值见表5， 钢材在设计温度（600℃）下残余变形为该值提及壁厚T≤100.计算许用应力：248MPa/1. 5 = 165.33 MPa.

综上计算，许用应力值分别为66.67，206.67，165.33MPa，取最小值为66.67MPa，与 《电厂动力管道设计规范）（GB50764-2012）1中给定的66.6MPa相当.

综上所述，EN10216-2中，T≤100mm，仅对钢材在设计温度下残余变形为0.2%时的屈服极限最小值进行的限定，并未对钢材在设计温度下10h持久强度平均值、钢材在常温时的抗拉强度最小值进行限定.欧标订货技术条件中，壁厚小 于100mm的要求可能是由于使用的范围导致，而非金属材料性能导致.

根据ASMECASE2179-6，在610°C时，许用应力约为68.689MPa；标准要求的许用应力高于EN10216-2:2004-07标准要求的66.6MPa. 该标准未提及壁厚对许用应力的影响.

2.1.3经过以上分析，若采用单管布置方案，根据计算壁厚超过100mm，根据目前的规范并没有具体的规定.

2012），EN10216-2:2004-07标准材料的许用应 根据（电厂动力管道设计规范》（GB50764-力表，A335P92（X10CrWMoVNb9-2），在610°℃时，许用应力为66.6MPa.按双管计算后管径为ID292x84mm.壁厚的选取在规范的范围内.

通过以上分析采用双管布置方案，是符合规程规范要求的.

2.3 单、双管布置方案经济性对比（一台机组）

（1）单管方案（含高旁）

设计压力 设计温度 订货规格 价格序号 名称 MPa. g 材料 （内径x厚） 数量 单重（kg/m） 总重（t) （万元）1 主管 30.77 610 X10CrWMovNb9 2 ID419 ×118 90m 1 562.67 140.6 1912.162 支管 L0 610 X10CrWMorNb9 2 ( ID292 ×84 80.1 m 797.82 64 870.490°弯头 30.77 X10CrWMovNb9-2 5个3 610 (ASTMA335P92) ID419 ×118 99.84 50°奇头 30.77 610 X10CrWMovNb9 2 ID419 x118 1个 11.1X10CrWMovNb9 25 90°奇头 30.77 610 ID292 ×84 5个 356 45°弯头 30.77 610 X10CrWMovNb9 2 (ASTMA335P92) ID292 ×84 1个 3.5X10CrWMovNb92745°斜三通 30.77 610 419/292/292 1个 34.38 T型三通 30.77 610 X10CrWMovNb9 2 419/292/292 2个 49总价 (ASTMA335P92) 3015.26

(2）双管方案（含高旁）

序 设计压力 设计温度 订货规格 价格号 名称 MPa. 材料 （内径×壁厚） 数量 单重（k/m） 总重（t） （万元）1 支管 30.77 610 X10CrWMovNb9 2 ID292 ×84 258. 1m 797.82 205.92 2800.5(2 90°弯头 30.77 610 X10CrWMovNb92 ( ID292 ×84 21个 147345°弯头 30.77 610 X10CrWMovNb9 2 ID292 ×84 2个 74T型三通 30.77 610 X10CrWMoNB9 2 292/292/292 3个 52.5总价 3007

注：1.每吨造价按照136044元/1计算.

3.未计人疏水管道及接管座、管道支品架、土建费用.

的经济性比较，双管布置方案的初投资较低，因此这个工程主蒸汽管道采用双管布置方案.

（3）经比较，双管方案造价较单管方案每台机组低8万元人民币，管材及管件造价基本相当.

通过以上分析可以看出，采用双管布置方案，符合规程规范要求，且考虑管材及管件投资时，初投资低于单管布置方案.

为保证机组运行安全，在没有新规定发布之前，建议主蒸汽管道壁厚不应大于100mm.壁厚大于100mm时应考虑双管方案.

参考文献

3结束语

[] GB50764-2012电厂动力管道设计规范[S][2] 国家能源局.DLT5366-2014，发电厂汽水管道应力计算技术规程[S].

根据以上分析，目前对于壁厚超过100mm的A335P92材料的许用应力，规范中并没有明确的说明，且通过对主蒸汽管道单双管的布置方案