CN111779979A - 一种火力发电机组的再热管路系统及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种火力发电机组的再热管路系统及其制造方法，该系统包括：三通部件，所述三通部件具有进口、第一出口和第二出口；与所述进口焊接并导通的再热蒸汽导入管路；与所述第一出口焊接并导通的再热蒸汽导出管路；与所述第二出口焊接并导通的低压旁通管路；其中，所述进口和所述再热蒸汽导入管路的焊接部位为第一焊接部位，且在所述第一焊接部位两侧的管道中，仅一侧的所述管道的内壁上设置有台阶结构。上述火力发电机组的再热管路系统，其能够减小甚至避免焊接坡口产生裂纹的几率，提高了机组的安全可靠性，保证了机组正常运行。

Description

一种火力发电机组的再热管路系统及其制造方法

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，特别涉及一种火力发电机组的再热管路系统，本发明还涉及一种火力发电机组的再热管路系统的制造方法。

背景技术

在火力发电机组的再热管路系统中，如图1和图2所示，再热蒸汽管道需要通过三通部件连接低压旁路，在机组运行一段时间后，三通部件与再热蒸汽管道、低压旁路的焊接坡口处常会出现局部裂纹，造成蒸汽泄露，甚至出现坡口全断面裂纹而导致焊接部位断裂，严重影响机组正常运行，危害设备、人员安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种火力发电机组的再热管路系统，其能够减小甚至避免焊接坡口产生裂纹的几率，提高了机组的安全可靠性，保证了机组正常运行。本发明还提供了一种火力发电机组的再热管路系统的制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种火力发电机组的再热管路系统，包括：

三通部件，所述三通部件具有进口、第一出口和第二出口；

与所述进口焊接并导通的再热蒸汽导入管路；

与所述第一出口焊接并导通的再热蒸汽导出管路；

与所述第二出口焊接并导通的低压旁通管路；

其中，

所述进口和所述再热蒸汽导入管路的焊接部位为第一焊接部位，且在所述第一焊接部位两侧的管道中，仅一侧的所述管道的内壁上设置有台阶结构。

优选的，上述火力发电机组的再热管路系统中，所述第一出口和所述再热蒸汽导出管路的焊接部位为第二焊接部位，且在所述第二焊接部位两侧的管道中，仅一侧的所述管道的内壁上设置有台阶结构。

优选的，上述火力发电机组的再热管路系统中，所述再热蒸汽导入管路的靠近所述进口的部位以及所述低压旁通管路的靠近所述第二出口的部位均设置有疏水系统。

优选的，上述火力发电机组的再热管路系统中，所述低压旁通管路和所述第二出口之间通过偏心异径管连接并导通。

优选的，上述火力发电机组的再热管路系统中，所述三通部件所能承受的最大应力值为所述再热管路系统所能承受的最大应力值的75％。

优选的，上述火力发电机组的再热管路系统中，所述台阶结构位于所述第一焊接位置的下游。

优选的，上述火力发电机组的再热管路系统中，所述台阶结构位于所述第二焊接位置的上游。

优选的，上述火力发电机组的再热管路系统中，所述疏水系统包括疏水罐和疏水扩容器，所述疏水系统通过所述疏水罐与所述再热蒸汽导入管路或所述低压旁通管路连通。

一种火力发电机组的再热管路系统的制造方法，其适用于上述任意一项中的火力发电机组的再热管路系统，该方法包括以下步骤：

通过改变再热蒸汽导入管路、再热蒸汽导出管路以及低压旁通管路的走向和支吊方式，以使三通部件所能承受的最大应力值为所述再热管路系统所能承受的最大应力值的75％；

焊接所述再热蒸汽导入管路和所述三通部件的进口，并仅在所述再热蒸汽导入管路和所述进口的焊接坡口的一侧管道内壁上设置有台阶结构；

在靠近所述再热蒸汽导入管路和所述进口的焊接坡口的部位设置疏水系统；

焊接所述再热蒸汽导出管路和所述三通部件的第一出口，并仅在所述再热蒸汽导出管路和所述第一出口的焊接坡口的一侧管道内壁上设置台阶结构；

在靠近所述再热蒸汽导出管路和所述第一出口的焊接坡口的部位设置疏水系统；

使用偏心异径管连接并导通所述低压旁通管路和所述三通部件的第二出口。

本发明提供的火力发电机组的再热管路系统，令三通部件的进口和再热蒸汽导入管路在第一焊接部位(此第一焊接部位即为三通部件和再热蒸汽导入管路的焊接坡口所在的部位)实现连接，并且仅在第一焊接部位的一侧管道内壁上设置了台阶结构，从而使得三通部件和再热蒸汽导入管路的焊接坡口为单侧台阶坡口，相对于现有技术中的双侧台阶坡口，能够避免管道内壁上局部低点在第一焊接部位的形成，进而避免了凝结水在局部低点的聚集，防止了凝结水对焊接坡口的腐蚀，减小甚至避免了焊接坡口产生裂纹的几率，提高了机组的安全可靠性，保证了机组的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的再热管路系统的结构示意图；

图2为图1所示结构中焊接坡口的放大图；

图3为本发明实施例提供的火力发电机组的再热管路系统的结构示意图；

图4为第一焊接部位的放大图；

图5为第二焊接部位的放大图。

具体实施方式

本发明提供了一种火力发电机组的再热管路系统，其能够减小甚至避免焊接坡口产生裂纹的几率，提高了机组的安全可靠性，保证了机组正常运行。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3-图5所示，本发明实施例提供了一种火力发电机组的再热管路系统，其为火力发电机组的整个管路系统的一部分，本实施例中的再热管路系统主要包括三通部件、再热蒸汽导入管路、再热蒸汽导出管路和低压旁通管路，其中，三通部件例如为三通管、三通阀等，其具有一个进口和两个出口，本实施例将两个出口分别称之为第一出口和第二出口；再热蒸汽导入管路的一端与再热器连通，另一端与三通部件的进口连通，以将再热器中的蒸汽向三通部件导流，再热蒸汽导入管路与三通部件的连接方式为焊接；再热蒸汽导出管路的一端与三通部件的第一出口连通，另一端与汽轮机连通，以将进入到三通部件中的蒸汽导流至汽轮机中，再热蒸汽导出管路与三通部件的连接方式也为焊接；而低压旁通管路的一端则与三通部件的第二出口连通，另一端与凝汽器连通。在这其中，本实施例将进口和再热蒸汽导入管路的焊接部位称之为第一焊接部位(此第一焊接部位即为三通部件和再热蒸汽导入管路的焊接坡口所在的部位)，并优选在第一焊接部位两侧的管道中，仅有一侧管道的内壁上具有台阶结构，如图4所示，如此就可以令三通部件和再热蒸汽导入管路的焊接坡口成为单侧台阶坡口。

上述的火力发电机组的再热管路系统，令再热蒸汽导入管路和三通部件的焊接坡口为单侧台阶坡口，而在现有技术中(如图2所示)，在焊接坡口两侧的管道的内壁上均设置有台阶结构，即现有技术中的焊接坡口为双侧台阶坡口，此种双侧台阶坡口会在两个台阶结构之间形成局部低点(即在焊接坡口处的管道内壁上形成凹坑，如图2所示)，导致凝结水容易在此局部低点中聚集，即使在局部低点的附近设置疏水系统也存在积水的可能，使焊接坡口容易被腐蚀，令裂纹出现的几率增大，而通过将双侧台阶坡口改进为本实施例的单侧台阶坡口，就能够避免局部低点的形成，减少甚至避免了凝结水在焊接坡口处的聚集，进而防止了凝结水对焊接坡口的腐蚀，减小甚至避免了焊接坡口产生裂纹的几率，提高了机组的安全可靠性，保证了机组的正常运行。

为了进一步优化技术方案，如图3和图5所示，优选第一出口和再热蒸汽导出管路的焊接部位为第二焊接部位(此第二焊接部位即为三通部件和再热蒸汽导出管路的焊接坡口所在的部位)，且在第二焊接部位两侧的管道中，也令仅一侧的管道的内壁上设置有台阶结构。也就是说，本实施例不仅在再热蒸汽导入管路与三通部件的焊接部位采用了单侧台阶坡口的形式，而且在再热蒸汽导出管路与三通部件的焊接部位也采用了单侧台阶坡口的形式，如此能够避免凝结水在三通部件的进口处聚集的同时，还能够避免凝结水在三通部件的第一出口处的聚集，从而在蒸汽导流路径的多个焊接坡口处均能够避免凝结水的聚集，从而同时避免多个焊接坡口处出现裂纹，令整个管路系统的工作可靠性得到进一步的提升。此外，在上述基础之上，也可以令管路系统更多的焊接坡口为单侧台阶坡口，以使管路系统的工作可靠性得到更进一步的提升，例如可以令低压旁通管路与第二出口的焊接坡口也为单侧台阶坡口。

如图3所示，本实施例优选再热蒸汽导入管路的靠近进口的部位以及低压旁通管路的靠近第二出口的部位均设置有疏水系统。在现有技术中，如图1所示，只在低压旁通管路的远离三通部件的部位设置有疏水系统，导致其对于三通部件的疏水效果不理想。因此，本实施例为了进一步优化再热蒸汽导入管路、三通部件和低压旁通管路的疏水效果，在采用单侧台阶坡口的基础之上，还在三通部件的两侧(具体是靠近焊接坡口或台阶结构的位置)均设置疏水系统，以更好的确保疏水畅通，避免再热蒸汽凝结水在焊接坡口处聚集而引起腐蚀。

本实施例中，如图3所示，进一步优选低压旁通管路和第二出口之间通过偏心异径管连接并导通。在现有技术中，如图1所示，三通部件和低压旁通管路的连通是通过同心异径管实现的，而同心异径管的疏水效果并不突出，所以为了再次提升疏水效果，本实施例中使用偏心异径管来代替同心异径管，相比于同心异径管，偏心异径管两端开口的轴线不重合，即两个开口相互偏心，且连接此两个开口的管壁所形成的面为圆滑的曲面，从而使得凝结水能够更加顺畅的在管壁的内表面流动，以提高凝结水的流畅性，降低了凝结水在低压旁通管路和三通部件连接部位的聚集可能性，防止了低压旁路侧再热蒸汽凝结水向再热蒸汽导流管路(包括再热蒸汽导入管路和再热蒸汽导出管路)中的倒流。

更加优选的，本实施例还令三通部件所能承受的最大应力值为再热管路系统所能承受的最大应力值的75％。机组日常运行时，再热蒸汽导入管路、连通低压旁路的三通部件、异径管等管件处于运动介质(热段)与静止介质(低旁)交汇的特殊工况条件下，受力情况复杂，常规应力要求不足以完全保证其长期安全可靠。基于此，本申请通过进行更精确的管道应力计算，采用更加合适的管道布置和支吊方案，能够使管道应力，特别是三通部件等管件焊接坡口处的应力，不仅满足相关标准规范的常规要求，而且还使其尽可能的降低，即优选三通部件、异径管等管件所能承受的最大应力值为整个再热管路系统所能承受的最大应力值的75％，从而降低焊接坡口疲劳损伤及应力腐蚀的可能。具体的是：进行冷态、热态及阀门开关瞬态管道的应力计算，并在可接受的应力范围内令应力值尽可能的低，且通过改变管系(即三通部件、异径管等)的走向和采用更优的支吊方案，使管系应力为最大值的75％，以进一步改善管系的受力状态。例如，管系在热态的许用应力(即所能承受的最大应力)为100Mpa，按惯例，只要管系在热态时的最大应力不超过100Mpa就算合格，但在本申请中，则将管系在热态时的最大应力控制在不超过75Mpa的范围内。通过如此设置，可使管系处于更优的应力状态，特别是能够使再热管路系统的三通部件处的应力处于较低水平，从而降低其焊接坡口处应力腐蚀的几率。

本实施例中，如图4所示，在再热蒸汽导入管路和三通部件之间，优选台阶结构位于所述第一焊接位置的下游；如图5所示，在三通部件和再热蒸汽导出管路之间，优选台阶结构位于第二焊接位置的上游，其中的“下游”和“上游”均相对于蒸汽的流动方向而言，蒸汽的流动方向如图4和图5中的箭头所示。如此设置，可以使多个台阶结构均在三通部件上成型，即仅通过加工三通部件就能够令焊接坡口成为单侧台阶坡口，有利于技术方案的实现。

如图3所示，疏水系统包括疏水罐和疏水扩容器，疏水系统通过疏水罐与再热蒸汽导入管路或低压旁通管路连通。本实施例中的疏水系统即为现有技术中的疏水系统，其包括但不仅限于疏水罐和疏水扩容器(本申请为了便于体现，仅在图3中示出了疏水罐和疏水扩容器)，在具体设置时，令疏水罐直接与设置有台阶结构的部位连通，如此就可以更加充分、及时的将焊接坡口处生产的凝结水排出。

通过上述内容可知，本申请通过对再热管路系统进行综合考虑，从管道应力范围、疏水点设置、焊接坡口形式和管件形式等多个方面采取措施，形成一整套技术方案，从而通过多重手段防止了再热蒸汽管路连接低压旁路的三通部件处焊接坡口产生裂纹，其可以提高机组的安全可靠性，且对系统的改动很小，经济实用。以一台660MW机组为例，若再热管路系统的管件焊缝处产生裂纹，发生泄露并更换管件，需要进行运输、安装、焊接、检验等操作，直接成本约100万元，同时由此引起的停机，会导致机组少发电约1.3亿度。而采用本技术方案，则可有效防止此类事故发生，使得发电机组的经济、社会效益都得到了显著的提升。

此外，本实施例还提供了一种火力发电机组的再热管路系统的制造方法，该方法适用于上述的火力发电机组的再热管路系统，其包括以下步骤：

通过改变再热蒸汽导入管路、再热蒸汽导出管路以及低压旁通管路的走向和支吊方式，以使三通部件所能承受的最大应力值为所述再热管路系统所能承受的最大应力值的75％；其中，改变方式正如前述所说，进行冷态、热态及阀门开关瞬态管道的应力计算，并在可接受的应力范围内令应力值尽可能的低，且通过试验的方式改变管系(即三通部件、异径管等)的走向和采用更优的支吊方案来实现应力值的优化，例如改变管道的弯曲部位、弯曲角度、弯曲半径、弯曲的数量，弹簧吊、刚吊混合使用等；

焊接再热蒸汽导入管路和三通部件的进口，并仅在再热蒸汽导入管路和进口的焊接坡口的一侧管道内壁上设置有台阶结构，以在再热蒸汽导入管路和三通部件的进口处形成单侧台阶坡口，从而减少凝结水的聚集；

在靠近再热蒸汽导入管路和所述进口的焊接坡口的部位设置疏水系统，以在单侧台阶坡口减少水聚集的基础之上，能够再次避免再热蒸汽凝结水在焊接坡口处聚集而引起腐蚀，以更好的确保疏水畅通；

焊接再热蒸汽导出管路和所述三通部件的第一出口，并仅在再热蒸汽导出管路和第一出口的焊接坡口的一侧管道内壁上设置台阶结构，以在再热蒸汽导出管路和三通部件的第一出口处形成单侧台阶坡口，从而减少凝结水在此处的聚集；

在靠近再热蒸汽导出管路和第一出口的焊接坡口的部位设置疏水系统，以再次减少再热蒸汽凝结水在此焊接坡口处的聚集；

使用偏心异径管连接并导通低压旁通管路和三通部件的第二出口，从而使得凝结水能够更加顺畅的在管壁的内表面流动，以提高凝结水的流畅性，防止了低压旁路侧再热蒸汽凝结水向再热蒸汽导流管路中的倒流。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，火力发电机组的再热管路系统的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，包括：

三通部件，所述三通部件具有进口、第一出口和第二出口；

与所述进口焊接并导通的再热蒸汽导入管路；

与所述第一出口焊接并导通的再热蒸汽导出管路；

与所述第二出口焊接并导通的低压旁通管路；

其中，

所述进口和所述再热蒸汽导入管路的焊接部位为第一焊接部位，且在所述第一焊接部位两侧的管道中，仅一侧的所述管道的内壁上设置有台阶结构。

2.根据权利要求1所述的火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，所述第一出口和所述再热蒸汽导出管路的焊接部位为第二焊接部位，且在所述第二焊接部位两侧的管道中，仅一侧的所述管道的内壁上设置有台阶结构。

3.根据权利要求1所述的火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，所述再热蒸汽导入管路的靠近所述进口的部位以及所述低压旁通管路的靠近所述第二出口的部位均设置有疏水系统。

4.根据权利要求1所述的火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，所述低压旁通管路和所述第二出口之间通过偏心异径管连接并导通。

5.根据权利要求1所述的火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，所述三通部件所能承受的最大应力值为所述再热管路系统所能承受的最大应力值的75％。

6.根据权利要求1所述的火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，所述台阶结构位于所述第一焊接位置的下游。

7.根据权利要求2所述的火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，所述台阶结构位于所述第二焊接位置的上游。

8.根据权利要求3所述的火力发电机组的再热管路系统，其特征在于，所述疏水系统包括疏水罐和疏水扩容器，所述疏水系统通过所述疏水罐与所述再热蒸汽导入管路或所述低压旁通管路连通。

9.一种火力发电机组的再热管路系统的制造方法，其特征在于，适用于权利要求1-8中任意一项所述的火力发电机组的再热管路系统，该方法包括以下步骤：

通过改变再热蒸汽导入管路、再热蒸汽导出管路以及低压旁通管路的走向和支吊方式，以使三通部件所能承受的最大应力值为所述再热管路系统所能承受的最大应力值的75％；

焊接所述再热蒸汽导入管路和所述三通部件的进口，并仅在所述再热蒸汽导入管路和所述进口的焊接坡口的一侧管道内壁上设置有台阶结构；

在靠近所述再热蒸汽导入管路和所述进口的焊接坡口的部位设置疏水系统；

焊接所述再热蒸汽导出管路和所述三通部件的第一出口，并仅在所述再热蒸汽导出管路和所述第一出口的焊接坡口的一侧管道内壁上设置台阶结构；

在靠近所述再热蒸汽导出管路和所述第一出口的焊接坡口的部位设置疏水系统；

使用偏心异径管连接并导通所述低压旁通管路和所述三通部件的第二出口。

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