锅炉吹管临时管道施工工法讲解.docx
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锅炉吹管临时管道施工工法讲解
锅炉吹管临时管安装工法
编写：
曹青1．前言锅炉蒸汽吹管是新建火电机组投产的一个重要调试工序，其目的是通过对锅炉再热器、过热器等系统进行蒸汽吹扫工作，清除设备系统内部的各种杂质，以保障机组安全启动运行。
锅炉吹管方式及参数由调试部门设计，我方负责吹管临时管道的计算、选材、安装、拆除以及更换靶板等工作。
本工法通过对邹县电厂#7机1000MW机组锅炉吹管临时管道的设计选材到安装等工作的实践，总结的一套完整的系统施工方法。
2.工法特点
2.1通过理论公式计算管道的规格、材质，支吊架的间距、形式等。
2.2管线图采用CAD绘图软件，按比例制图。
3.适用范围本工法适用于各种类型的火电机组。
4.工法原理
4.1根据吹管方式、吹管范围、吹管参数、管道压降等条件，通过理论计算得出吹管临时管的规格及材质以及靶板的规格。
4.2综合考虑机组布置方式、汽机房结构、四大管道布置因素，通过现场实地查看、测量，确定临时管道布置线路以及消音器布置位置；
4.3通过理论计算得出支吊架的载荷、间距、结构形式等；
4.4通过绘制的管道施工图纸指导施工。
5.施工工艺流程及要点
5.1工艺流程临时管道及管件选材→临时管道管线走向策划→管道支吊架设计→管道及支吊架等材料采购→管道安装→配合吹管→临时管道拆除
5.2操作要点
5.2.1临时管道及管件选材管道选材根据调试所确定的以下原则：
冲管方式：
蓄热降压法冲管流程：
分两个阶段：
第一阶段冲洗过热器及主汽，第二阶段冲洗再热器及冷
段、热段每阶段冲洗时过热系统及再热系统汽水分离器压力；热力系统设备及管道压降；
过热器及再热器出口温度；根据以上要求，将临时管道分为3个压力等级进行选材：
冲管临时门前管道压力：
10MPa
冲管临时门后至再热冷段管道临时管压力:
6MPa（第二阶段）；中压联合汽门出口至消音器管道压力：
2MPa；（第二阶段）另外，所选取的临时管内径大于或等于原正式管道内径，支管汇流后的母管通流面积应大于或等于上游分支管的通流面积之和。
由以上条件可进行临时管的选材计算，计算如下。
5.2.2.1临时冲管门前母管道选择
管道设计压力10MPa，设计温度450℃，管道外径取426mm材,质为15CrMo。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=10×426/（2×123×1+2×0.4×10）+0=16.77mm最小壁厚选17mm管,道规格为φ426×17
临时管道流量校核:
主汽半容量管内径381mm则,通流面积为A1=3.14×（381/2）2=113951mm2所选管道内径为392mm，A2=3.14×（392/2）2=120626mm2流量满足要求。
5.2.2.2主汽门出口管道的选择
管道设计压力10MPa，设计温度450℃，管道外径取377mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a
其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=10×377/（2×123×1+2×0.4×10）+0=14.84mm最小壁厚选15mm管,道规格为φ377×15
选择壁厚流量校核:
主汽半容量管内径381mm,则通流面积为A1=3.14×（381/2）2=113951mm2所选管道内径为329mm，A2=2×3.14×（347/2）2=189042mm2流量满足要求。
5.2.2.3冲管控制门旁路门前后管道的选择
管道设计压力10MPa，设计温度450℃，管道外径取76mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=10×76/（2×123×1+2×0.4×10）+0=2.99mm最小壁厚选4mm管,道规格为φ76×4
5.2.2.4冲管控制门前疏水管道及母管的选择由于在暖管时疏水控制门关闭时蒸汽压降变化不大，按管道设计压力
10MPa，设计温度450℃考虑，主汽疏水管道外径取89mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=10×89/（2×123×1+2×0.4×10）+0=3.5mm最小壁厚选5mm管,道规格为φ89×5。
主汽疏水母管道外径取108mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=10×108/（2×123×1+2×0.4×10）+0=4.25mm最小壁厚选6mm,管道规格为φ108×6
5.2.2.5临时冲管门后管道选择
管道设计压力6MPa，设计温度450℃，管道外径取530mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=6×530/（2×123×1+2×0.4×6）+0=12.67mm最小壁厚选13mm管,道规格为φ530×13
选择壁厚流量校核:
冲管临时控制门前后压力变化与通流面积之比:
P1V1/T1=P2V2/T2则P1A1=P2A2
2
A2=P1A1/P2=10×113951/6=189918mm2
1/21/2
D2=（A2/3.14）1/2×2=（189918/3.14）1/2×2=492mm
所选管道内径为500mm流,量满足要求。
5.2.2.6临时冲管门后母管选择
管道设计压力6MPa，设计温度450℃，管道外径取820mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a
其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=6×820/（2×123×1+2×0.4×6）+0=19.6mm最小壁厚选20mm管,道规格为φ820×20
选择壁厚流量校核:
冲管临时控制门前后压力变化与通流面积之比:
2P1V1/T1=P2V2'/T2则P1A1=P2A'2
2A2'=2P1A1/P2=2×10×113951/6=379837mm2
D2=（A2'/3.14）1/2×2=（379837/3.14）1/2×2=696mm所选管道内径为780mm流,量满足要求。
5.2.2.7临时冲管门后临时管疏水管道选择
管道设计压力6MPa，设计温度450℃，管道外径取76mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a
其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=6×76/（2×123×1+2×0.4×6）+0=1.8mm最小壁厚选3mm管,道规格为φ76×3
5.2.2.8冲管冲管门后疏水管道及母管的选择
管道设计压力6MPa，设计温度450℃，热段疏水管道外径取89mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a
其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=6×89/（2×123×1+2×0.4×6）+0=2.12mm最小壁厚选3.5mm,管道规格为φ89×3.5
冷段疏水管道外径取133mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a
其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=6×133/（2×123×1+2×0.4×6）+0=3.18mm最小壁厚选4.5mm,管道规格为φ133×4.5
冷段与热段疏水母管道外径取219mm材,质为15CrMo的无缝钢管。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a其中，[σ]t=123MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=6×219/（2×123×1+2×0.4×6）+0=5.24mm最小壁厚选6mm管,道规格为φ219×6
5.2.2.9中联门后临时管道选择
a.中联门出口支管的选择
管道设计压力2MPa，设计温度500℃，管道外径取820mm材,质为15CrMo。
管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a
其中，[σ]t=96MPa，η=1，Y=0.4,a=0
Sm=2×820/（2×96×1+2×0.4×2）+0=8.47mm最小壁厚选10mm管,道规格为φ820×10
选择壁厚流量校核:
再热热段蒸汽半容量管内径749.3mm,所选管道内径为800mm，流量满足要求。
b中联门出口母管的选择
在第一阶段冲管时,主汽门后的管道直接通过此管道排入消音器,这样此时临时管道的压力应考虑为:
第一阶段冲管时分离器压力为8MPa，吹管门开启过程中分离器压力下降值为1.5MPa，过热器压降为2.46MPa，主汽管压降为1.25MPa，则冲管过程中控制门后临时管的压力为8-1.5-2.46-1.25=2.79MPa，对管道选择时按3MPa，设计温度500℃进行计算：
管道外径取1120mm的直缝管,材质为15CrMo的直缝管管道最小壁厚计算：
Sm=PD0/（2[σ]tη+2YP）+a其中，[σ]t=96MPa，η=85，Y=0.5,a=0
Sm=3×1120/（2×96×0.85+2×0.5×3）+0=20.21mm最小壁厚选21mm管,道规格为φ1120×21
选择壁厚流量校核:
再热热段主管道内径为749.3mm,则通流面积为A1=2×3.14×
2222（749.3/2）2=881477mm2,所选管道内径为1078mm，A2=3.14×（1078/2）2=912235mm2流量满足要求。
5.2.2临时管道走向策划
临时管道布置应注意以下问题：
管道布置应不妨碍正式管道的走向；管道布置应考虑管道的热态位移，不应有妨碍管道膨胀的地方；管道布置尽量简洁，尽量少使用弯管等以减小排汽阻力。
5.2.3支吊架设计
5.2.3.1支吊架间距计算确定支吊架间距时，应考虑管道荷载的合理分布，并满足管道强度、刚度、防止振动和疏放水的要求。
水平管道上的支架应满足支架的刚度条件和强度条件。
刚度条件：
均布荷载水平直管道的支吊架允许最大间距用下式计算：
式中Lmax——支吊架的最大允许间距，m；
Et——钢材在设计温度下的弹性模数，kN/mm2；
I——管子截面惯性矩，cm4；q——管道单位长度自重，kN/m。
按照强度条件，均布荷载水平直管道的最大支吊架间距按下式计算：
式中W——管子截面抗弯矩，cm3。
水平90°弯管两端支吊架间的管道展开长度，不应大于水平直管道上允许支吊架的最大间距的0.73倍。
管道的最大允许间距取两者之间最小值。
5.2.4管道安装（具体管道布置见附图）
5.2.4.1主蒸汽管道临时管安装
主蒸汽主管道安装完毕，高压旁路蒸汽管道安装完毕，支吊架调整完毕。
主汽至轴封蒸汽管道安装完毕。
四个主汽门门芯拆除，加装临时堵板。
在四个主汽门出口分别加装冲管临时组件（厂家提供），由该组件接口分别引出四路临时管道（规格φ377×15），之后相邻两路合并为两路管道（规格φ426×17），在此两路管道上分别加装冲管临时门，冲管临时门安装时要求阀杆垂直安装，在临时门两侧加装两个旁路手动门，型号为PN20，DN50，12Cr1MoV。
因本次冲管分为两个阶段冲洗，在第一阶段冲管临时门后管道经过Y型三通合并为一路管道（规格φ820×20），之后变径为规格φ1120×21的管道排入消音器。
第二阶段在冲管临时门后管道经Y型三通合并为一路管道（规格φ820×20）后接至冷段逆止阀后。
5.2.4.2再热热段蒸汽管道临时管安装再热热段蒸汽主管道安装完毕，支吊架调整完毕，两个中联门门芯拆除,加
装临时堵板。
在两个中联门出口分别加装冲管临时组件（厂家提供），由该组件接口分别引出两路临时管道（规格φ820×10）。
在第一阶段冲管时将该两路临时管暂不与排汽母管接通，在其端口处用堵板封死，在冲管第二阶段时将该两路管道接至排汽母管上（规格φ1120×21），通过排汽母管至消音器。
另外，在中联门临时管接入该母管之后的汽机房内水平管段上安装靶板架，靶板架应垂直安装。
5.2.4.3再热冷段蒸汽管道临时管安装
再热冷段蒸汽管道止回阀后管段暂不安装，接临时管。
冷段至小机进汽管道与冷段至辅汽管道施工完毕，在正式吹管前将此两路的电动门关闭并停电。
5.2.4.4疏水管道临时管安装
在汽机房0m高压侧疏水扩容器处分别布置两路临时疏水母管至主厂房外排水井内，其中一路母管（规格φ108×6材质15CrMo）与主蒸汽管道的4路疏水管道（规格φ89×5材质15CrMo）相接；另一路母管（规格为φ219×6材质15CrMo）与热段的3路疏水管道（规格φ89×3.5材质15CrMo）、冷段管道的3路疏水管道（φ89×3.5材质15CrMo）以及冲管临时门至冷段的临时管道疏水（规格φ76×3材质15CrMo）相连接。
疏水管道水平段布置时应由较大的坡度，保证疏水能流畅排出。
5.2.4.5支吊架制作安装
主管支吊架采用[32a槽钢制作，临时疏水管支吊架采用[18a槽钢固定。
对于水平管道支吊架，设计类型为固定导向支架，厂房内部分生根在17m与8.6m平台上,根部用M20膨胀螺栓固定,部分生根在钢梁或钢柱上；厂房外部分，地面需做临时混凝土基础并在上面布置埋件，支架可与其进行焊接；对于立管，设计类型为立管支架,生根于厂房内的钢梁或钢柱上。
制作焊接时应按正式支吊架焊接，焊缝高度要大于被焊件最薄处厚度。
在安装时应充分考虑管道的热膨胀及蒸汽的反冲力，对于管线较长的直管段应预留较大的膨胀间隙。
5.2.4.6消音器位置选择及安装
消音器排汽口不得对着设备及建筑物，将消音器布置在汽机房A排○6-○7柱
之间，汽机房A排外50m处。
消音器基础（见附图）由土建专业浇灌，在基础之上布置埋件，上方放置轨道，将消音器放置在轨道上且在埋件上焊接压板防止消音器向上窜动，使消音器在运行时能够向前水平自由膨胀。
5.3劳动力组织
技术人员：
1人；安装工：
35人；电焊工：
10人
6.材料与设备
序号
名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
链条葫芦
5t
个
80
2
链条葫芦
2t/1t
个
各30
3
钢丝绳
若干
4
卸卡
20t/10t
个
10／40
5
卷尺
50m/5m
把
4／10
6
磁力线坠
个
20
7
铁水平尺
300mm
个
10
8
角尺
125×80
个
2
9
火焊工具
套
10
10
水准仪
台
2
11
磨光机
φ100/φ150
台
各10
12
对口管夹
各种规格
套
各8
13
扳手
常规
套
6
7.质量控制
标高偏差<±10mm立管铅垂度≤1/1000且≤10mm交叉管间距偏差<±10mm
水平管道弯曲度0.5/1000且≤15mm（Dn≤100mm，）1/1000且≤15mm（Dn>100mm）
对口平直度≤0.5mm（Dn≤100mm，）≤1mm（Dn>100）靶板前的管道全部采用氩弧焊打底的焊接工艺，管道安装之前全部喷砂处理。
8.安全措施
施工人员严格遵守安全规章制度，不得进行违章作业。
在拆装靶板时，电动临时门必须严格执行停电制度，所有电气按钮由专人操作，其它人不得随意乱动，以免产生误操作。
更换靶板人员在作业时必须戴石棉手套，防治烫伤。
在冲管期间，在冲洗管道上的裸露部分、排汽口以及排汽口两侧纬四路处拉上警戒绳，并悬挂“高温、请勿靠近”等警告牌，参与冲管的阀门全部进行标示。
对警戒区域安排专人监护，严禁人员进入。
可能烫伤人的部位进行临时保温，横跨临时管道及靶板装置处设置平台通道。
在冲管过程中如发现泄漏现象，应及时向上级汇报或通知有关人员。
冲管时,施工现场必须彻底清理干净,道路畅通。
在冲管系统及临时管路周围2m以内不得有易燃物存在，并备有足够的消防器材。
所有参加冲管人员由专人负责组织，各人分工明确，不得擅离岗位。
施工人员应在冲管调试前熟悉冲管试运程序，了解冲管步骤。
严格执行送停电制度，电气操作人员必须认真核对用电设备名称。
确认无误后，方可进行操作。
临时管路安装时，尽量避免靠近电缆、仪表及油管等易热损或易燃物。
机组控制台要由专人进行操作。
锅炉应及时补充优质给水并通过加药系统保证炉水品质。
所有临时管道的管径和壁厚均已进行详细核算，施工时不得随意代用。
对零米汽机房外的电气变压器等设备与排汽管之间用脚手架与木板搭设隔离层。
9.环保措施在吹管临时管安装过程中，没有涉及到酸、碱、盐、油及放射性元素等对环境有重大影响的因素，也没有大的噪音及粉尘产生，故要求安装时注意以下几点：
9.1通过对施工人员的环境保护教育,提高施工人员的环境保护意识,防止和降低因施工对现场及周围环境的影响。
废弃物进行分类回收，组织人员制作固体废弃物分类回收箱，将回收箱放置于工具房附近，并标识分类名称。
9.2合理安排施工时间，尽量减少施工噪声。
9.3磨光机砂轮片等废弃物，不得乱抛乱倒，应集中放置处理。
9.4加强焊接作业场所的通风，特别是在施工密集区域施焊时要有具体可靠的通风措施，防止作业场所有毒气体超过国家标准，危害职工健康。
9.5调铅粉用的油及时回收重复利用。
9.6使用气割时，常检查氧气、乙炔胶管的状况，防止胶管漏气污染空气和引起火灾。
9.7施工中，要节能降耗，对可利用的边角料要重复利用，减小不必要的资源浪费。
9.8根据废弃物分类，现场设置足够的可利用、不可利用、有害废弃物垃圾箱，施工废料按分类放置。
9.9加强现场文明施工，做到“工完、料尽、场地清”，创造良好的施工环境
10.效益分析
四大管道临时管及管件的材质全部为合金钢，其材料采购成本在140万左右。
该部分材料能够重复利用4-6次，考虑材料净残值后，每使用一次的费用在30万元左右，基本符合定额含量中的摊销费用。
另外，该工程所需支吊架全部利用工程剩余及废旧型材加工制作，强度完全满足要求，节省材料费用6—7万
元。
另外，该工程临时管道的设计均通过理论计算所得，管道布置走向通过多次现场勘测、讨论确定。
另外，靶板安装位置在规范范围内距离排汽口最远的位置，靶板前的管道在安装时全部采用氩弧焊打底。
所以，不仅管道在吹管时的安全性有充分的保证，还将管道内蒸汽流动的阻力减小到最小，使得吹管的效果有显著提高，吹管次数有所降低，从而节省了一定的锅炉用燃油。
、
11.应用实例
邹四工程#7机组锅炉吹管采用蓄热降压法吹管。
设计及采购材料工期：
2006年8月10日——2006年9月25日施工工期：
2006年10月9日——2006年10月25日
由于过热器及再热器出口温度规定在冲管时不超过425℃，考虑到安全等因素，对于所有临时管道的材质我们选用材质为15CrMo的合金钢材料。
根据选取各管段的管道内径要大于或等于其连接正式管道内径的原则首先选出合适的管道外径，再根据各个压力等级选取相应的管道壁厚，最后对所选的管道外径及壁厚得出内径是否符合选材原则，如不符合则需选择更高一级规格的管道。
由于与消音器连接的排汽管管径较大，且材质为合金钢，无缝管采购困难，我们选择壁厚比无缝管大1mm的有缝管使用。
管道最终选型规格见下表。
序号
名称
规格型号
材质
单位
数量
1
合金钢管
φ377×15
15CrMo
m
35
2
合金钢管
φ426×17
15CrMo
m
15
3
合金钢管
φ530×13
15CrMo
m
15
4
合金钢管
φ820×20
15CrMo
m
110
5
直缝管
φ1120×21
15CrMo
m
90
6
合金钢管
φ820×10
15CrMo
m
75
7
合金钢管
φ159×4.5
15CrMo
m
65
8
合金钢管
φ108×6
15CrMo
m
65
9
合金钢管
φ89×3.5
15CrMo
m
25
12
合金钢管
φ76×4
15CrMo
m
8
13
刚性支架
t
19
14
靶板架
15CrMo
套
2
在管道走向总体布置方面，我们参考了以往600MW机组冲管的管线布置方式，同时也结合了现场实际情况来综合确定。
考虑到冲管临时门操作、监护方便，将其放置在运转层平台。
主排汽管道及消音器初拟布置在A排外#7、#8机之间
的水泥路面上，后来考虑到此处交通影响，最终确定将消音器布置在#7机A排外的6——7轴之间。
另外，在临时门出口至再热冷段管道的管道布置方面，最初拟定为管道由运转层经过#7、#8机检修孔下至中间层后接冷段管道。
后来更改为直接在冷段接口上方打出直径为1米的孔洞，临时管由此孔洞穿下接冷段。
该布置方式有两个优点：
一是节省了近20米临时管道的安装工作量，二是将绝大部分管道都布置在运转层，便于安装和将来的拆除。
最终布置见附图。
对于临时疏水管的选择，根据压力等级，将主汽、高旁、冷段的疏水汇总为一路疏水母管，将热段疏水单独布置一路临时疏水母管。
所有疏水均排至厂房外的窨井内。
对于消音器的选择，考虑到消音器排汽温度应低于400℃且此次冲管为降压冲管，消音器处排汽压力在0.8MPa左右，所以我们选择外筒体材质为20G的消音器，该消音器的蒸汽进口与临时管接口规格一致。
经冲管时实际测量，在临冲门全开时消音器排汽温度在310℃左右。
由于分为两个阶段冲洗，第一、第二阶段共用一个靶板架，将靶板架设计在汽机房运转层排汽母管上。
考虑到冲管方式为降压冲管，靶板架设计为法兰拆装式，在更换靶板时将法兰盖拆除后更换。
经计算校核，靶板架采用直径为120mm的圆钢制作。
靶板采用螺栓固定在靶板架上。
考虑到更换方便、快捷，
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