劉素婷+趙松喜+仝偉峰

（中信重工機械股份有限公司，河南 洛陽 471039）

摘要：文章介紹了干熄焦余熱發(fā)電的主蒸汽管道的選取方法，探討了干熄焦余熱鍋爐蒸汽參數(shù)的選擇方法，并以某干熄焦余熱發(fā)電蒸汽管道設計為例，進行了選型計算，為同類型余熱發(fā)電主蒸汽管道的選取提供參考。

關鍵詞：干熄焦余熱發(fā)電；蒸汽管道；管道壓降；管道溫降；保溫層

中圖分類號：TM617文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0125-031某干熄焦余熱發(fā)電主蒸汽管道的選取

干熄焦余熱發(fā)電是利用惰性氣體冷卻紅焦，吸收紅焦的顯然，惰性氣體在鍋爐內(nèi)與水進行換熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機，拖動汽輪發(fā)電機進行發(fā)電。在常規(guī)的火力發(fā)電廠，鍋爐房和汽機間相鄰布置，鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道長度較短，鍋爐和汽輪機的蒸汽參數(shù)都是固定的，在長期的實踐過程中，已經(jīng)探索出了技術經(jīng)濟合理的管道流速，并作為設計的依據(jù)，工程設計時，技術人員只要根據(jù)規(guī)范推薦的流速選擇管徑，然后對相應的溫降和壓降進行校核即可。干熄焦發(fā)電，由于受現(xiàn)場位置的限制，鍋爐與汽機間的距離變化較大，既有相距數(shù)十米的，也有相距數(shù)百米的，如果按照《火力發(fā)電廠汽水管道技術規(guī)定》推薦的流速（40～60m/s）選擇管徑，則鍋爐到汽輪機的蒸汽管道的壓降、溫降可能超過限值要求，不能滿足汽輪機進口主蒸汽的壓力和溫度，不僅影響汽輪機的效率，而且可能影響汽輪機的安全運行。因此，需根據(jù)具體的壓降、溫降情況選取管道，必要時可對余熱鍋爐的蒸汽參數(shù)進行相應調(diào)整。

現(xiàn)以某干熄焦余熱發(fā)電的蒸汽管道為例，來分析主蒸汽管道選取方法。

根據(jù)焦爐情況，建設兩套干熄焦系統(tǒng)，每套干熄焦系統(tǒng)配套建設一臺高溫高壓余熱鍋爐，從兩臺鍋爐出來的蒸汽進入一臺汽輪發(fā)電機。按照常規(guī)火電廠鍋爐選擇蒸汽參數(shù)，額定壓力9.81MPa，額定溫度540℃，額定流量63t/h；汽輪機進口蒸汽參數(shù)：額定壓力8.83MPa，額定溫度535℃，鍋爐和汽輪機的允許壓降為0.97MPa，允許溫降5℃。

根據(jù)現(xiàn)場布置，1#鍋爐到汽機房的直線距離120m，設計蒸汽管道長度L1=200m，2#鍋爐距汽機房的直線距離500m，設計蒸汽管道長度L2=800m。

21#鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道的壓降和溫降計算

2.1管徑選取

考慮到干熄焦的鍋爐到汽輪機的蒸汽管道比常規(guī)火電機組的鍋爐到汽輪機的蒸汽管道長，取《火力發(fā)電廠汽水管道技術規(guī)定》推薦主蒸汽管道流速的下限值40m/s，根據(jù)管徑計算公式計算內(nèi)徑：

式中：

Di—管道內(nèi)徑，mm

G—蒸汽流量，t/h；63t/h

γ—蒸汽比容，m3/kg；0.03585m3/kg

ω—蒸汽流速，m/s；40m/s

計算得Di=141.3mm。

按照《火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件設計》（2000版），選取D194×18，內(nèi)徑Dn=194-2×18=158mm。

2.2壓降計算

蒸汽管道的實際流速：

，計算得：ω=32m/s。

主蒸汽管道的損失包括沿程損失和局部阻力損失，其中：

沿程損失：

式中：

R—沿程損失，Pa

L1—m，取200m

λl—摩擦阻力系數(shù)，

k—管壁的當量絕對粗糙度，取0.1mm

計算R=0.32MPa。

局部阻力：局部阻力與沿程阻力之比值ld=0.8，則總壓降Rz1=0.32×（1+0.8）=0.576MPa。滿足鍋爐到汽輪機的蒸汽壓降要求。

2.3溫降計算

2.3.1在允許溫降條件下計算保溫層厚度。

蒸汽管道采用硅酸鋁保溫材料敷設，按如下公式計算：

式中：

D1—保溫層外徑，mm

D0—蒸汽管道外徑，mm

λ—硅酸鋁保溫材料導熱系數(shù)，mm，λ=0.101w/m·k

Kr—管道通過支吊架處散熱附加系數(shù)，取1.1

ti—管道始端蒸汽溫度，540℃

tn—管道終端蒸汽溫度，535℃

tα—環(huán)境溫度，常年運行的管道，取當?shù)厝昶骄鶞囟?，℃，?4℃

hi—管道始端蒸汽壓力和溫度下比焓，kJ/kg，在保證汽輪機參數(shù)的情況下，查焓熵表3483.04kJ/kg（9.406MPa，540℃）

hn—管道終端蒸汽壓力和溫度下比焓，kJ/kg，3476.64kJ/kg（8.83MPa，535℃）

qm—蒸汽流量，kg/s，63t/h=17.5kg/s

α—蒸汽管道保溫層外表面與周圍空氣換熱系數(shù)，w/m2·k，按照《火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程》計算，得α=13.28w/m2·k

經(jīng)多次試算，得保溫層最小厚度為90mm。

2.3.2按以上保溫層厚度計算實際溫降。為保證蒸汽管道單位面積散熱量不超過散熱損失，先試取保溫層厚度為150mm。蒸汽管道內(nèi)層厚度δ1=150mm；傳熱系數(shù)為λ=0.101w/m·k，蒸汽管道與蒸汽換熱系數(shù)h1=5815w/m2·k，保溫管殼外徑d2=194+2×150=494mm，則蒸汽管道溫降：

式中：

Δt—溫降，℃

Q—散熱量，kW，Q=1.25qL1

c—平均定壓比熱，kJ/kg，2.48kJ/kg

ql—單位長度散熱損失，w/m，

式中：

tw—蒸汽溫度，℃；取540℃

tα—環(huán)境溫度，常年運行的管道，取當?shù)厝昶骄鶞囟?，℃，?4℃

h1—蒸汽管道管壁與蒸汽換熱系數(shù)，w/m2·k，取5815w/m2·k

dω—管道外徑，mm，取194mm

單位長度散熱損失q=346w/m，保溫結構單位面積散熱損失為223w/m2，小于允許散損失236w/m2，則計算溫降為2.0℃，證明所選150mm保溫層比較合適，滿足溫降要求。

32#鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道的壓降和溫降計算

3.1管徑選取

2#鍋爐蒸汽管道的設計長度為L2=800m，若管徑還選D194×8，則計算壓降為4×0.576=2.304MPa，遠大于允許壓降0.97MPa，不能滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求。為此，考慮將蒸汽管徑提高一級，選取D219×20。

3.2壓降計算

根據(jù)選取的管徑，并結合前述計算公式，計算壓降為1.076MPa，仍大于允許壓降?？紤]到如果再增大管徑，則勢必增加管道和保溫材料的投資，綜合考慮，提高2#鍋爐的額定壓力更合適，因此，將鍋爐出口蒸汽壓力增加到10.1MPa。

3.3溫降計算

在允許溫降條件下計算保溫層最小厚度250mm，保溫層厚度取280mm，其他參數(shù)與1#管線的計算參數(shù)相同，計算管道單位長度散熱損失ql為264.12w/m，單位面積散熱損失為108w/m，遠遠小于允許散熱量，再計算實際溫降△t=7.1℃，因此必須提高2#鍋爐的額定蒸發(fā)溫度，其值取545℃。

4結語

由以上計算可以確定2#鍋爐參數(shù)：額定蒸汽壓力10.1MPa，額定蒸汽溫度545℃，額定流量63t/h。根據(jù)鍋爐與汽輪機之間的允許壓降，選擇管道的實際流速和管徑；若管道長度小于200m時，保溫層的厚度可根據(jù)允許散熱量計算；若管道長度大于400m時，保溫層的厚度必須根據(jù)在允許溫降條件下公式來計算保溫層的

厚度。

總之，對于干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)，由于熄焦爐溫度較高，為提高發(fā)電效率，余熱鍋爐蒸汽參數(shù)一般選為中溫中壓或高溫高壓參數(shù)，蒸汽管道往往需要合金鋼材質(zhì)，又由于余熱鍋爐距離汽機房較遠，管徑選取小了，不能滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求，管徑選取大了，雖然能夠滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求，但會增加管路的熱損失，大大增加工程投資，影響投資回收期。因此，蒸汽管道的選取既應滿足設備安全運行的要求，又要兼顧投資和經(jīng)濟性。

參考文獻

[1]?章熙民、任澤霈．傳熱學[M]．北京：中國建筑工業(yè)

出版社，2004．

[2]?李德英．供熱工程[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版

社，2003．

[3]?火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程（DL/T5072-2007）

[S]．中華人民共和國發(fā)展和改革委員會，2005．

[4]?洪向道．中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設計手冊[M]．北京：

中國電力出版社，2006．

[5]?顧偉，翁一武，曹廣益．低溫熱能發(fā)電的研究現(xiàn)狀和

發(fā)展趨勢[J]．熱能動力工程，2007，（2）．

[6]?潘立慧、魏松波．干熄焦技術．北京：冶金工業(yè)出版

社，2005．

[7]?盛潔，公磊，李昌勇．LHWC水泥廠余熱發(fā)電項目熱

工檢測和效益評估[J]．新世紀水泥導報，2010，

（3）．

作者簡介：劉素婷（1970—），河南澠池人，供職于中信重工機械股份有限公司，研究方向：工程設計。

endprint

（中信重工機械股份有限公司，河南 洛陽 471039）

摘要：文章介紹了干熄焦余熱發(fā)電的主蒸汽管道的選取方法，探討了干熄焦余熱鍋爐蒸汽參數(shù)的選擇方法，并以某干熄焦余熱發(fā)電蒸汽管道設計為例，進行了選型計算，為同類型余熱發(fā)電主蒸汽管道的選取提供參考。

關鍵詞：干熄焦余熱發(fā)電；蒸汽管道；管道壓降；管道溫降；保溫層

中圖分類號：TM617文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0125-031某干熄焦余熱發(fā)電主蒸汽管道的選取

干熄焦余熱發(fā)電是利用惰性氣體冷卻紅焦，吸收紅焦的顯然，惰性氣體在鍋爐內(nèi)與水進行換熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機，拖動汽輪發(fā)電機進行發(fā)電。在常規(guī)的火力發(fā)電廠，鍋爐房和汽機間相鄰布置，鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道長度較短，鍋爐和汽輪機的蒸汽參數(shù)都是固定的，在長期的實踐過程中，已經(jīng)探索出了技術經(jīng)濟合理的管道流速，并作為設計的依據(jù)，工程設計時，技術人員只要根據(jù)規(guī)范推薦的流速選擇管徑，然后對相應的溫降和壓降進行校核即可。干熄焦發(fā)電，由于受現(xiàn)場位置的限制，鍋爐與汽機間的距離變化較大，既有相距數(shù)十米的，也有相距數(shù)百米的，如果按照《火力發(fā)電廠汽水管道技術規(guī)定》推薦的流速（40～60m/s）選擇管徑，則鍋爐到汽輪機的蒸汽管道的壓降、溫降可能超過限值要求，不能滿足汽輪機進口主蒸汽的壓力和溫度，不僅影響汽輪機的效率，而且可能影響汽輪機的安全運行。因此，需根據(jù)具體的壓降、溫降情況選取管道，必要時可對余熱鍋爐的蒸汽參數(shù)進行相應調(diào)整。

現(xiàn)以某干熄焦余熱發(fā)電的蒸汽管道為例，來分析主蒸汽管道選取方法。

根據(jù)焦爐情況，建設兩套干熄焦系統(tǒng)，每套干熄焦系統(tǒng)配套建設一臺高溫高壓余熱鍋爐，從兩臺鍋爐出來的蒸汽進入一臺汽輪發(fā)電機。按照常規(guī)火電廠鍋爐選擇蒸汽參數(shù)，額定壓力9.81MPa，額定溫度540℃，額定流量63t/h；汽輪機進口蒸汽參數(shù)：額定壓力8.83MPa，額定溫度535℃，鍋爐和汽輪機的允許壓降為0.97MPa，允許溫降5℃。

根據(jù)現(xiàn)場布置，1#鍋爐到汽機房的直線距離120m，設計蒸汽管道長度L1=200m，2#鍋爐距汽機房的直線距離500m，設計蒸汽管道長度L2=800m。

21#鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道的壓降和溫降計算

2.1管徑選取

考慮到干熄焦的鍋爐到汽輪機的蒸汽管道比常規(guī)火電機組的鍋爐到汽輪機的蒸汽管道長，取《火力發(fā)電廠汽水管道技術規(guī)定》推薦主蒸汽管道流速的下限值40m/s，根據(jù)管徑計算公式計算內(nèi)徑：

式中：

Di—管道內(nèi)徑，mm

G—蒸汽流量，t/h；63t/h

γ—蒸汽比容，m3/kg；0.03585m3/kg

ω—蒸汽流速，m/s；40m/s

計算得Di=141.3mm。

按照《火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件設計》（2000版），選取D194×18，內(nèi)徑Dn=194-2×18=158mm。

2.2壓降計算

蒸汽管道的實際流速：

，計算得：ω=32m/s。

主蒸汽管道的損失包括沿程損失和局部阻力損失，其中：

沿程損失：

式中：

R—沿程損失，Pa

L1—m，取200m

λl—摩擦阻力系數(shù)，

k—管壁的當量絕對粗糙度，取0.1mm

計算R=0.32MPa。

局部阻力：局部阻力與沿程阻力之比值ld=0.8，則總壓降Rz1=0.32×（1+0.8）=0.576MPa。滿足鍋爐到汽輪機的蒸汽壓降要求。

2.3溫降計算

2.3.1在允許溫降條件下計算保溫層厚度。

蒸汽管道采用硅酸鋁保溫材料敷設，按如下公式計算：

式中：

D1—保溫層外徑，mm

D0—蒸汽管道外徑，mm

λ—硅酸鋁保溫材料導熱系數(shù)，mm，λ=0.101w/m·k

Kr—管道通過支吊架處散熱附加系數(shù)，取1.1

ti—管道始端蒸汽溫度，540℃

tn—管道終端蒸汽溫度，535℃

tα—環(huán)境溫度，常年運行的管道，取當?shù)厝昶骄鶞囟?，℃，?4℃

hi—管道始端蒸汽壓力和溫度下比焓，kJ/kg，在保證汽輪機參數(shù)的情況下，查焓熵表3483.04kJ/kg（9.406MPa，540℃）

hn—管道終端蒸汽壓力和溫度下比焓，kJ/kg，3476.64kJ/kg（8.83MPa，535℃）

qm—蒸汽流量，kg/s，63t/h=17.5kg/s

α—蒸汽管道保溫層外表面與周圍空氣換熱系數(shù)，w/m2·k，按照《火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程》計算，得α=13.28w/m2·k

經(jīng)多次試算，得保溫層最小厚度為90mm。

2.3.2按以上保溫層厚度計算實際溫降。為保證蒸汽管道單位面積散熱量不超過散熱損失，先試取保溫層厚度為150mm。蒸汽管道內(nèi)層厚度δ1=150mm；傳熱系數(shù)為λ=0.101w/m·k，蒸汽管道與蒸汽換熱系數(shù)h1=5815w/m2·k，保溫管殼外徑d2=194+2×150=494mm，則蒸汽管道溫降：

式中：

Δt—溫降，℃

Q—散熱量，kW，Q=1.25qL1

c—平均定壓比熱，kJ/kg，2.48kJ/kg

ql—單位長度散熱損失，w/m，

式中：

tw—蒸汽溫度，℃；取540℃

tα—環(huán)境溫度，常年運行的管道，取當?shù)厝昶骄鶞囟龋?，?4℃

h1—蒸汽管道管壁與蒸汽換熱系數(shù)，w/m2·k，取5815w/m2·k

dω—管道外徑，mm，取194mm

單位長度散熱損失q=346w/m，保溫結構單位面積散熱損失為223w/m2，小于允許散損失236w/m2，則計算溫降為2.0℃，證明所選150mm保溫層比較合適，滿足溫降要求。

32#鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道的壓降和溫降計算

3.1管徑選取

2#鍋爐蒸汽管道的設計長度為L2=800m，若管徑還選D194×8，則計算壓降為4×0.576=2.304MPa，遠大于允許壓降0.97MPa，不能滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求。為此，考慮將蒸汽管徑提高一級，選取D219×20。

3.2壓降計算

根據(jù)選取的管徑，并結合前述計算公式，計算壓降為1.076MPa，仍大于允許壓降?？紤]到如果再增大管徑，則勢必增加管道和保溫材料的投資，綜合考慮，提高2#鍋爐的額定壓力更合適，因此，將鍋爐出口蒸汽壓力增加到10.1MPa。

3.3溫降計算

在允許溫降條件下計算保溫層最小厚度250mm，保溫層厚度取280mm，其他參數(shù)與1#管線的計算參數(shù)相同，計算管道單位長度散熱損失ql為264.12w/m，單位面積散熱損失為108w/m，遠遠小于允許散熱量，再計算實際溫降△t=7.1℃，因此必須提高2#鍋爐的額定蒸發(fā)溫度，其值取545℃。

4結語

由以上計算可以確定2#鍋爐參數(shù)：額定蒸汽壓力10.1MPa，額定蒸汽溫度545℃，額定流量63t/h。根據(jù)鍋爐與汽輪機之間的允許壓降，選擇管道的實際流速和管徑；若管道長度小于200m時，保溫層的厚度可根據(jù)允許散熱量計算；若管道長度大于400m時，保溫層的厚度必須根據(jù)在允許溫降條件下公式來計算保溫層的

厚度。

總之，對于干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)，由于熄焦爐溫度較高，為提高發(fā)電效率，余熱鍋爐蒸汽參數(shù)一般選為中溫中壓或高溫高壓參數(shù)，蒸汽管道往往需要合金鋼材質(zhì)，又由于余熱鍋爐距離汽機房較遠，管徑選取小了，不能滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求，管徑選取大了，雖然能夠滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求，但會增加管路的熱損失，大大增加工程投資，影響投資回收期。因此，蒸汽管道的選取既應滿足設備安全運行的要求，又要兼顧投資和經(jīng)濟性。

參考文獻

[1]?章熙民、任澤霈．傳熱學[M]．北京：中國建筑工業(yè)

出版社，2004．

[2]?李德英．供熱工程[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版

社，2003．

[3]?火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程（DL/T5072-2007）

[S]．中華人民共和國發(fā)展和改革委員會，2005．

[4]?洪向道．中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設計手冊[M]．北京：

中國電力出版社，2006．

[5]?顧偉，翁一武，曹廣益．低溫熱能發(fā)電的研究現(xiàn)狀和

發(fā)展趨勢[J]．熱能動力工程，2007，（2）．

[6]?潘立慧、魏松波．干熄焦技術．北京：冶金工業(yè)出版

社，2005．

[7]?盛潔，公磊，李昌勇．LHWC水泥廠余熱發(fā)電項目熱

工檢測和效益評估[J]．新世紀水泥導報，2010，

（3）．

作者簡介：劉素婷（1970—），河南澠池人，供職于中信重工機械股份有限公司，研究方向：工程設計。

endprint

（中信重工機械股份有限公司，河南 洛陽 471039）

摘要：文章介紹了干熄焦余熱發(fā)電的主蒸汽管道的選取方法，探討了干熄焦余熱鍋爐蒸汽參數(shù)的選擇方法，并以某干熄焦余熱發(fā)電蒸汽管道設計為例，進行了選型計算，為同類型余熱發(fā)電主蒸汽管道的選取提供參考。

關鍵詞：干熄焦余熱發(fā)電；蒸汽管道；管道壓降；管道溫降；保溫層

中圖分類號：TM617文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0125-031某干熄焦余熱發(fā)電主蒸汽管道的選取

干熄焦余熱發(fā)電是利用惰性氣體冷卻紅焦，吸收紅焦的顯然，惰性氣體在鍋爐內(nèi)與水進行換熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機，拖動汽輪發(fā)電機進行發(fā)電。在常規(guī)的火力發(fā)電廠，鍋爐房和汽機間相鄰布置，鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道長度較短，鍋爐和汽輪機的蒸汽參數(shù)都是固定的，在長期的實踐過程中，已經(jīng)探索出了技術經(jīng)濟合理的管道流速，并作為設計的依據(jù)，工程設計時，技術人員只要根據(jù)規(guī)范推薦的流速選擇管徑，然后對相應的溫降和壓降進行校核即可。干熄焦發(fā)電，由于受現(xiàn)場位置的限制，鍋爐與汽機間的距離變化較大，既有相距數(shù)十米的，也有相距數(shù)百米的，如果按照《火力發(fā)電廠汽水管道技術規(guī)定》推薦的流速（40～60m/s）選擇管徑，則鍋爐到汽輪機的蒸汽管道的壓降、溫降可能超過限值要求，不能滿足汽輪機進口主蒸汽的壓力和溫度，不僅影響汽輪機的效率，而且可能影響汽輪機的安全運行。因此，需根據(jù)具體的壓降、溫降情況選取管道，必要時可對余熱鍋爐的蒸汽參數(shù)進行相應調(diào)整。

現(xiàn)以某干熄焦余熱發(fā)電的蒸汽管道為例，來分析主蒸汽管道選取方法。

根據(jù)焦爐情況，建設兩套干熄焦系統(tǒng)，每套干熄焦系統(tǒng)配套建設一臺高溫高壓余熱鍋爐，從兩臺鍋爐出來的蒸汽進入一臺汽輪發(fā)電機。按照常規(guī)火電廠鍋爐選擇蒸汽參數(shù)，額定壓力9.81MPa，額定溫度540℃，額定流量63t/h；汽輪機進口蒸汽參數(shù)：額定壓力8.83MPa，額定溫度535℃，鍋爐和汽輪機的允許壓降為0.97MPa，允許溫降5℃。

根據(jù)現(xiàn)場布置，1#鍋爐到汽機房的直線距離120m，設計蒸汽管道長度L1=200m，2#鍋爐距汽機房的直線距離500m，設計蒸汽管道長度L2=800m。

21#鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道的壓降和溫降計算

2.1管徑選取

考慮到干熄焦的鍋爐到汽輪機的蒸汽管道比常規(guī)火電機組的鍋爐到汽輪機的蒸汽管道長，取《火力發(fā)電廠汽水管道技術規(guī)定》推薦主蒸汽管道流速的下限值40m/s，根據(jù)管徑計算公式計算內(nèi)徑：

式中：

Di—管道內(nèi)徑，mm

G—蒸汽流量，t/h；63t/h

γ—蒸汽比容，m3/kg；0.03585m3/kg

ω—蒸汽流速，m/s；40m/s

計算得Di=141.3mm。

按照《火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件設計》（2000版），選取D194×18，內(nèi)徑Dn=194-2×18=158mm。

2.2壓降計算

蒸汽管道的實際流速：

，計算得：ω=32m/s。

主蒸汽管道的損失包括沿程損失和局部阻力損失，其中：

沿程損失：

式中：

R—沿程損失，Pa

L1—m，取200m

λl—摩擦阻力系數(shù)，

k—管壁的當量絕對粗糙度，取0.1mm

計算R=0.32MPa。

局部阻力：局部阻力與沿程阻力之比值ld=0.8，則總壓降Rz1=0.32×（1+0.8）=0.576MPa。滿足鍋爐到汽輪機的蒸汽壓降要求。

2.3溫降計算

2.3.1在允許溫降條件下計算保溫層厚度。

蒸汽管道采用硅酸鋁保溫材料敷設，按如下公式計算：

式中：

D1—保溫層外徑，mm

D0—蒸汽管道外徑，mm

λ—硅酸鋁保溫材料導熱系數(shù)，mm，λ=0.101w/m·k

Kr—管道通過支吊架處散熱附加系數(shù)，取1.1

ti—管道始端蒸汽溫度，540℃

tn—管道終端蒸汽溫度，535℃

tα—環(huán)境溫度，常年運行的管道，取當?shù)厝昶骄鶞囟龋?，?4℃

hi—管道始端蒸汽壓力和溫度下比焓，kJ/kg，在保證汽輪機參數(shù)的情況下，查焓熵表3483.04kJ/kg（9.406MPa，540℃）

hn—管道終端蒸汽壓力和溫度下比焓，kJ/kg，3476.64kJ/kg（8.83MPa，535℃）

qm—蒸汽流量，kg/s，63t/h=17.5kg/s

α—蒸汽管道保溫層外表面與周圍空氣換熱系數(shù)，w/m2·k，按照《火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程》計算，得α=13.28w/m2·k

經(jīng)多次試算，得保溫層最小厚度為90mm。

2.3.2按以上保溫層厚度計算實際溫降。為保證蒸汽管道單位面積散熱量不超過散熱損失，先試取保溫層厚度為150mm。蒸汽管道內(nèi)層厚度δ1=150mm；傳熱系數(shù)為λ=0.101w/m·k，蒸汽管道與蒸汽換熱系數(shù)h1=5815w/m2·k，保溫管殼外徑d2=194+2×150=494mm，則蒸汽管道溫降：

式中：

Δt—溫降，℃

Q—散熱量，kW，Q=1.25qL1

c—平均定壓比熱，kJ/kg，2.48kJ/kg

ql—單位長度散熱損失，w/m，

式中：

tw—蒸汽溫度，℃；取540℃

tα—環(huán)境溫度，常年運行的管道，取當?shù)厝昶骄鶞囟?，℃，?4℃

h1—蒸汽管道管壁與蒸汽換熱系數(shù)，w/m2·k，取5815w/m2·k

dω—管道外徑，mm，取194mm

單位長度散熱損失q=346w/m，保溫結構單位面積散熱損失為223w/m2，小于允許散損失236w/m2，則計算溫降為2.0℃，證明所選150mm保溫層比較合適，滿足溫降要求。

32#鍋爐到汽輪機的主蒸汽管道的壓降和溫降計算

3.1管徑選取

2#鍋爐蒸汽管道的設計長度為L2=800m，若管徑還選D194×8，則計算壓降為4×0.576=2.304MPa，遠大于允許壓降0.97MPa，不能滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求。為此，考慮將蒸汽管徑提高一級，選取D219×20。

3.2壓降計算

根據(jù)選取的管徑，并結合前述計算公式，計算壓降為1.076MPa，仍大于允許壓降?？紤]到如果再增大管徑，則勢必增加管道和保溫材料的投資，綜合考慮，提高2#鍋爐的額定壓力更合適，因此，將鍋爐出口蒸汽壓力增加到10.1MPa。

3.3溫降計算

在允許溫降條件下計算保溫層最小厚度250mm，保溫層厚度取280mm，其他參數(shù)與1#管線的計算參數(shù)相同，計算管道單位長度散熱損失ql為264.12w/m，單位面積散熱損失為108w/m，遠遠小于允許散熱量，再計算實際溫降△t=7.1℃，因此必須提高2#鍋爐的額定蒸發(fā)溫度，其值取545℃。

4結語

由以上計算可以確定2#鍋爐參數(shù)：額定蒸汽壓力10.1MPa，額定蒸汽溫度545℃，額定流量63t/h。根據(jù)鍋爐與汽輪機之間的允許壓降，選擇管道的實際流速和管徑；若管道長度小于200m時，保溫層的厚度可根據(jù)允許散熱量計算；若管道長度大于400m時，保溫層的厚度必須根據(jù)在允許溫降條件下公式來計算保溫層的

厚度。

總之，對于干熄焦余熱發(fā)電系統(tǒng)，由于熄焦爐溫度較高，為提高發(fā)電效率，余熱鍋爐蒸汽參數(shù)一般選為中溫中壓或高溫高壓參數(shù)，蒸汽管道往往需要合金鋼材質(zhì)，又由于余熱鍋爐距離汽機房較遠，管徑選取小了，不能滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求，管徑選取大了，雖然能夠滿足汽輪機進口蒸汽參數(shù)的要求，但會增加管路的熱損失，大大增加工程投資，影響投資回收期。因此，蒸汽管道的選取既應滿足設備安全運行的要求，又要兼顧投資和經(jīng)濟性。

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作者簡介：劉素婷（1970—），河南澠池人，供職于中信重工機械股份有限公司，研究方向：工程設計。

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