大口径球墨铸铁管应用于火力发电厂循环水系统技术初探

大口径球墨铸铁管应用于火力发电厂循环水系统技术初探.1史俊龙2祁虎生(1中新联进出口有限公司) (2 新兴铸管股份有限公司)摘要:火力发电厂蒸汽机组循环水管道安全性能要求高，维修及改造困难，且费用高昂。因此循环水管道的选材问题会直接影响到电厂机组本身供水系统的安全可靠性及工程的整体投资。本文从大口径球墨铸铁管的工作原理、机械性能、设计、应用等几个方面较全面地论证了大口径球墨铸铁管在火力发电厂蒸汽机组循环水管道中实际优势并提出在此领域应用的重要意义。关键词:大口径循环水管道安装 经济技术引言火力发电厂蒸汽机组循环水管道安全性能要求高，维修及改造困难，且费用高昂。因此循环水管道的选材问题会直接影响到电厂机组本身供水系统的安全可靠性及工程的整体投资。近几年来，各大、中型火力发电厂600MW以下机组的循环水管道一般选用钢套筒混凝土管(PCCP) 做为最佳的输水管材。规格为DN1800---3000。钢套筒混凝土管主要具备以下特点:承压能力较高，具备较强的抵抗外部荷载能力。2、柔性接口连接，能满足不同地质条件的要求。3、造价低廉，材料各地易购，并具有较长的使用寿命。行业内部技术成熟，施工工艺简单。但是，随着当前人类水资源的严重匮乏和对环保的重视,净水将不再应用于电厂的循环水系统,绝大多数的工程中已逐步推广使用污水处理厂的中水，中水在电厂内经加酸、缓蚀剂及阻垢剂后补充至循环水系统，循环水的经电厂内的加工处理，水质指标发生了明显的变化，具体指标如下:硫酸根: 680- 1620mg/L氯离子: 221-500mg/L溶解固形物: 1295-2420mg/LPH:7.2- -7.8-一、大口径球墨铸铁管的主要工作原理DN1600以上的大口径球墨铸铁管的连接方式推荐采用K型接口，这种接口是由球墨铸铁管、压兰、胶圈及螺栓组成的机械接口，具有-定的柔性，能偏转.一定的角度。 当压兰的前部将胶圈压紧时，胶圈受到挤压变形。这种变形在胶圈上引起初始应力(Po)。 当施加内压时，胶圈的应力也随之增加，与内压的关系.成正比。由于胶圈总应力(P=Ps+P0) 总是大于内部压力(P;)， 因此在管子爆裂之前在接口处不会发生泄漏现象。该胶圈由角形尾部和圆形头部组成，硬度不同，该胶圈形式在日本被认为是最好的胶圈之-。“0”型胶圈 由于受压后椭圆长轴两中国煤化工的状YHCNMHG况，而在实际使用过程中增加了渗漏的可能性。保证在内外压力条件下，即使在最不利的铸造公差即最小插口与最大承口连接和接头运动条件下，如偏角1. 5°接头受大于30倍公称直径的剪切力的条件下，保证接头密封良好。具有偏转的特性使管线能吸收因地基沉降而产生的应力，避免管道事故，因此也能满足地质条件不良的工程施工。( 见图1、2)K型搂口型式(图1)二、大口径球墨铸铁管的机械性能1、机械性能IS02531中规定的球铁管的机械性能直径DN抗拉强度Rm屈服强度Rp0. 2延伸率A硬度MmN/mm2%HBDN80-1000≥420> 300≥10DN1200-2600≥300≥7≤230注:当延伸率大于或等于10%时，允许最小屈服强度值Rp0.2为270N/mm22、尺寸和重量尺寸: IS02531 只规定管和管件插口尺寸及公差，规定用环形卷尺测量:适用于所有壁厚等级管，也适用于盘插类管件。负公差取决于管子接口类型，在国家标准中有规定。管与管件插口椭圆度应为: DN>600， 不超过DE的2%。内径:球墨铸铁管内径标准值，单位mm，等于公称直径DN;.壁厚:管与管件的标准壁厚是根据公称直径DN的函数来计算的。公式如下:e=K (0.5+0. 001DN)式中: e-标准壁厚，mm;DN一公称直径，mm中国煤化工K---壁厚级别系数:.MHCNMH G长度见下表单位:米DN标准长度Lμ80-- 26006或8.15注:不是所有的标准长度在所有的国家都适用对壁厚等级为K9的DN2000的管，e=22. 5mm公差为: - (1. 3+0.001DN) =- 3.3mmDN1800以上大口径球铁管长度一般为8. 15m在厂方提供的管总数中，短尺管比例不超过10%。管的平直度:管子应平直，其最大偏差为长度的0. 125%。.三、大口径球墨铸铁管设计及应用1、推力锚固(1)由水压产生的推力:40N◆xf = 2pAsin号=2p"D-sin号4同样的在三通处产生的推力为:.在三通处由水压引起的推力f=pa=pndπd12在渐缩处产生的推力为:中国煤化工YHCNMH G在减缩处由水压引起的推力二f= p(A-a)= p("01--门)在管道末端产生的推力为:在管道末端由水压引起的推力.-二三二三→f= pA= prDI1上式中:f为推力;p为内压力;A为主管的截面积;a为支管的截面积;θ为弯头的角度;在水压为1Kgf/cm2时管件处的推力如下表: _公称直径管线末端45°22.5°11.25°200034045260571328466742200408283124915930800424004745236318185159302260056579433082207611092注: (1)、要决定实际压力条件下的推力，可用表中的推力数乘实际压力在计算;(2)、. 上表中的数值由实际管子的外径计算得来。2、使用混凝土块固定中国煤化工在设计混凝土块时，主要考虑敷设条件、地MHCNMHG寸和重量、回填在混凝士块上的土壤的重量、混凝土块的被动土壤作用力和管子与周围:土壤之间的摩擦力。a、用于水平弯头的混凝土块的设计用于水平弯头的混凝士块的设计°μWP:推力W1:填在混凝土块上的土壤的重量W2:管子和混凝土块中的水的重量W3:混凝土块的重量W:混凝土块底部的总重量μ:混凝土块和土壤之间的摩擦系数E:混凝土块后部的土抗力(被动土压力)E=1/2.C。. γ (h2?-h2)●LC。: 土抗力系数C。=tan2(45°+ φ/2)φ:土壤的内摩擦角度γ :土壤的单位重量L:混凝土块的设计长度对于一个水平的弯头来说，混凝土块应该满足下列条件:P<μ●W+E注:当混凝土块在地下水位以下的地方使用的时候，在设计的时候应该考虑到浮力作用。b、用于向下的立式弯头的混凝土块的设计用于向下的立式弯头的混凝土块的设计-P2)P1:水平分力.P2:垂直分力中国煤化工MHCNMH Gμ (W-P2):混凝土块底部对土壤的摩擦阻力E:混凝土块后部的土抗力(被动土压力)F:在混凝土块侧面由主动土壤压力造成的阻力要满足条件，请按照下列的公式来计算:相对于水平分力P=P●sinθ/2<μ (W-P2) +E相对于垂直分力P2=P●cos θ /2