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DL T5204 2005火力发电厂油气管道设计规程 4

时间:2012-5-28 14:42:50 作者:标准吧 来源:DL 阅读:3808次
DL T5204 2005火力发电厂油气管道设计规程 4
 

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5.2.2大型汽轮机的润滑油管路通常采用套装式油管,小型汽轮机的润滑油也有不设套装式油管的,主要是根据汽轮机厂家的设计技术而定。

    套装式油管回油套管内的油量充满一半截面,即管内上半的油汽由除雾装置的风机抽吸和排出,管内形成极微的负压。汽轮机的每个轴承座设通气管,它们也套在回油管中,与回油套管上半部相通。回油套管上清洗装置的喷嘴可顺油方向或逆油方向喷射,清洗回油管内壁。

5.2.3汽轮机润滑油管道的介质流速应满足汽轮机的要求,供油管道有一定的油压,流速可取1.5m/s---2m/s;回油管道流速可取0.5m/s~1.5m/s,若回油流速太大,回到油箱中的冲力就大,会使油箱中的油飞溅,容易形成泡沫,造成油中存留气体而加速油品的劣化,同时冲力造成激烈搅伴会使含水的油乳化GB/T 14541对油系统作了相同的规定。

5.2.4润滑油品质要求高,应架空布置或管沟敷设,直埋管道不易清除管内杂质。汽轮机轴承座附近的润滑油管道应采用直管和弯管相焊,既可防止油泄漏,又能使管道外表清洁。

5.2.5汽轮机油箱放油管,靠油箱处应设一段带法兰的短管,以便拆下短管进行清洗管路和冲洗油箱之用。

5.2.7润滑油管道阀门和分段法兰存在泄漏因素,若布置在高温管道的上方时,应采取安全措施,在油管的下方设收油盘,把漏油及时排到安全的地方,以防发生火灾。

5.2.9两台冷油器之间设置一只换向阀(三通阀),控制冷油器进油,设一只旁通阀,通过联通管使备用的冷油器始终充满油,以免换向时,进入轴承的润滑油发生瞬间的中断。冷油器顶部设充油管与油箱连接,通过其管路上的流量观察器,显示冷油器是否已充满着油。冷油器上部应留有检修抽芯(管束)的足够空间,不要布置管道。

5.2.1 0 润滑油箱上设排油烟风机装置,是为了吸取油箱内的油

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气,再通过风机排出汽机房,保证在前轴承座、油箱及套管内相互连通的空间维持一定的真空a两台风机相同,为了运行可靠,采用一台运行一台备用,若一台停止运行,另一台自动投入运行。每一套排油烟风机装置,包括风机、电动机、可调式蝶阀和除油雾装置。排烟口应置于汽机房外,以保持汽机房清洁。

5.2.11  为延长润滑油使用寿命和保证机组安全运行,应对润滑油采取防止油劣化措施,主要有下列三种:

    1在管路不同的部位安装合适的滤油器,清除油中油泥、机械杂质和游离杂质,保持润滑油的清洁度。

    2在油中添加抗氧化剂(常用T501抗氧化剂),提高油的氧化安定性,对漏水漏汽机组还应同时添加防锈剂(常用T746防锈剂)。

    3安装油净化装置,清除油中的游离酸和其他老化物。油净化装置与油系统连接采用旁路循环方式,即一端连在主油泵出口油路或冷油器入口侧,另一端与回油管路相连,返回油箱,借主油泵油压,迫使旁路油进入油净化装置。

5.2.12  大型汽轮机顶轴油系统是利用其高压油把轴颈顶离轴瓦(0.05mm---0.08mm),消除两者之间的干摩擦口同时,可以减少盘车的启动力矩,使盘车电动机的功率降低。

  5.2.13阴供油系统是由装有冷油器的油箱、滤油器、高压蓄压器、低压蓄压器、各种压力控制阀、油泵及电动机所组成的独立的供油系统,向控制系统管路提供高压油,驱动油动机,控制阀门开度。

    如果EH油温低于21℃,则不允许油在系统中循环,而应该在泵启动前,对油进行预热。

5.2.14每个低压缸两端的轴承座、排气锥和汽缸底部所形成的凹穴内,通常存有油污。为了减少汽轮机着火的危险,应设排污管,并在运行中保持管内畅通。排污管设于低压汽缸的底部,仅能从凝汽器颈部通出,并与压力为大气压力的地沟接通,地沟必

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须具有防火措施。

5.2.15润滑油区、EH供油装置应设置防泄漏和防火隔离措施,如设防火隔离墙、隔离栅栏,在油区地面设300ram高的围堰,以防意外火灾蔓延。特别是Eli油具有毒性,应加强防泄漏。

    5.3转动机械润滑油管道

5.3.1  给水泵汽轮机的润滑油与主汽轮机润滑油油质、油压相同时,给水泵汽轮机润滑油油箱与主汽轮机润滑油油箱合并,可以节省投资,节约布置空间,便于运行维护,但需要注意二机调节的协调一致。对于主汽轮机、给水泵汽轮机由不同的制造厂家供货时,是否合并其润滑油油箱,应与制造厂家协调。电动给水泵通常配备独立的润滑油装置。

5.3.2为了使中速磨煤机转动部分工作正常,中速磨煤机的磨辊润滑油系统和驱动主轴润滑油系统宜分开设置,按两套设计。磨辊润滑油系统为小循环,磨辊轴承以油泵使润滑油从油池到轴承;主轴与蜗轮副的润滑,以油泵使润滑油送到供油管,向主轴供油,蜗轮直接浸没在油中。

5.3.3大型锅炉均配置两台回转式空气预热器,其支承轴承和导向轴承一般采用“油浴一循环”的润滑方式,每台回转式空气预热器的支承轴承和导向轴承应设置独立的润滑油循环系统(稀油站)。滑油循环系统包括油泵、油过滤器、油冷却器等。油泵宜选用螺杆泵,为了可靠,油泵一台运行一台备用。为防止管道发生腐蚀、污染润滑油,润滑油系统中的管道和阀门应采用不锈钢材料。在油泵出口的旁路管上设安全阀,该安全阀除用作设备的超压保护外,还用作调节工作油压。

5.3.4通常轴流式动叶可调风机和静叶可调风机都设有润滑油油站,向风机提供动叶(或静叶)调节装置用液压油和轴承支承润滑油。为了保证风机运行的可靠性,油站中油泵、压力调节阀、滤油器、冷油器和其他调节元件等主要部件配置两套,一套工作

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一套备用,并能自动切换启动。油站与风机之间连接的回油管的坡度大于lO°以利回油畅通。

5.3.5润滑油油站采用组合式(整体式)结构,占地少,便于运行维护,靠近主设备布置,能节省油管长度,便于回油。

    5.4  润滑油处理系统及管道

5.4.1  汽轮机润滑油处理系统除去油中所有的游离水分(非溶液中所含水分),使润滑油不含砂砾、无机酸、碱、皂液、沥青、柏油脂和树脂状杂质,不含对所接触金属有害的任何杂质,改善油质,从而使润滑油的指标能满足机组完全运行的要求。

    润滑油应能防止钢制零件生锈,因油中不可能没有一点水分,故油的防锈特性愈显重要。为了验证润滑油是否需要净化,应按最新出版的ASTM规范I3--665《蒸汽轮机润滑油含水情况下的防锈特性试验》取样试验,油使用后,应按ASTM规范D---118 《汽轮发电机用油净化建议的实施细则》实施。美国材料试验协会标准给出的润滑油物理化学指标见表1 。

试  验

 

试验标准

 

    装置

直连式汽轮

机组

 

单级减速齿

轮箱2250kW

以下

大型齿轮箱机

组船用推进机

 

闪点

DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4

 ASTM D92

最低330

最低350

最低350

赛波特(Ssybolt)黏

度(100DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4时)

    S

 

 

 ASTM D88

 

 

 

 140---170

 

 

 

 2.50---350

 

 

 

 380---5lO

 

  赛波特( Saybolt)黏

  度(2100F时)

    S

 

 ASTM D88

 

---

---

 

最低52

 

黏度指数

 ASTM D88

最低90

最低90

--

 


表1(续)

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试  验

试验标准

                      装置

直连式汽轮

机组

  单级减速齿

  轮箱2250kW

 以下

  大型齿轮箱机

  组船用推进机

残余碳

ASTM D189

最大0.10%

  最大0.10%

  最大0.10%

  中和性指数

  ASTM D664

  最大0.20

  最大0.20

  最大0.20

台硫量

ASTMD129

---

---

  最大0.50

抗腐蚀性试验

ASTM D665

  须合格

  须合格

  须合格

抗氧蚀性试验

 

ASTM D943

 

  须合格

  须合格

  须合格

 

1000h    内中和性指数增大不超过0.25

 

    润滑油中含杂质对轴承、轴颈的过度磨损很重要,润滑油按SEA—ARP598取样试验,允许杂质颗粒中包括软质和硬质颗粒,标准允许杂质粒度范围见表2。

表2标准允许杂质粒度范围

    杂质粒度尺寸

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    每lOOmL油样中允许的颗粒数

 

    5~10

    32000

    10~25

    10700

25~~50

    1510

50~100

    225

    100~250

    21

    >250

    无

 

5.4.2润滑油净化装置。

    1汽轮机润滑油净化(再生)装置(简称油净化装置)是对运行油或废、旧油进行净化和再生处理的设备。净化处理是除去油中水分、油泥和机械杂质,有离心分离、机械过滤和真空过滤


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三种方法。再生处理是除去油中环烷酸皂、胶质等有害氧化产物,以达到恢复或改善油的理化指标,常用吸附法处理。

    2润滑油系统总容量是指处于正常油位的汽轮机油箱(主汽轮机和给水泵汽轮机)容量加上机组停运时的回油量。《电厂运行中汽轮机用矿物油维护管理导则》(GB/T 14541--1993)规定:运行油的过滤油量一般控制在总油流量的10%~20%。美国材料试验学会(ASTM)一美国机械工程师学会(ASME)一国家电气制造协会(NEMA) 118标准中推荐处理能力最小值为10%。

    3  油净化装置采用旁路循环方式布置,也称并联布置。可与汽轮机润滑油系统同时运行,连续过滤与净化润滑和调节用油,也可单独运行,对主油箱作循环过滤净化。

    4  当两台或多台机组共用一套油净化装置时,润滑油管道上应有机组间的隔离措施(如设止回阀、气动截止阀加连锁),以防止两台机组的润滑油相互混合,造成润滑油压力波动。

    5对入口无吸入泵的油净化装置,其供油能力取决于主油箱与油净化装置的静压差和管道阻力,为了油净化装置能顺利进油,要求主油箱的正常油位与油净化装置进口管道高程差大于2500mm。

 5.4.3两台汽轮机组合用一台润滑油贮存油箱是经济合理的,但对300MW及以上的大机组,为了方便运行管理,简化管道布置,也可一台机组使用一台贮存油箱口贮存油箱布置在汽机房外,可以节省汽机房空间,并且便于防火。

 5.4.4润滑油输(转送)油泵宜采用容积式泵,其出力应比油处理泵大几倍,并要求在2h---3h内能把贮存油箱中的油打完。输(转送)油泵入口管道上预留充油接头。出口管道上预留移动式滤油器接头,可利用滤油器来处理贮存油箱中的污油,并将处理过的净油送入净油室。

5.4.5在润滑油处理系统中的下列管段上应设置阀门:

    l  油净化装置的油处理泵(或容积式再循环泵)、输(转送)

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油泵的出口管道上应设安全阀或泄压阀,以防管道过压损坏。

    2贮存油箱净油室油管出口应装设止回阀,防止由于操作不当造成污油室的污油倒至净油室。

    3不同来源的润滑油在汇合点之前的管段上应设止回阀,防止在汇合点一侧运行一侧停运时,由于阀门关闭不严或误操作,造成不同来源的润滑油相互混合,特别是污油和净油混合。

    4输(转送)油泵至油净化装置的管段、与至贮存油箱污油室的管段上应设流量调节阀,以控制进入油净化装置的油量。

    5.5事故放油管道

5.5.1  汽轮机主油箱设置事故放油装置,包括事故放油管道、事故检修油箱和阀门,以便在机组发生火灾时,迅速泄放润滑油,避免火灾扩大化。

5.5.3  事故放油时间应比破坏真空停机后汽轮机转子的惰走时间长约lmin。放油管道坡度应比较大,以满足放油要求。

5.5.4本条根据DL 5027~1993制定a事故放油管道设两个钢质截止阀,一是为了避免阀门误操作,误放主油箱存油,引起汽轮机事故,二是管道关断严密。

    5.6润滑油管道附件选择

5.6.1  因为润滑油系统防火等级要求高,输送过程中不得产生杂质,故禁止使用铸铁阀门。

5.6.2本条根据DL 5027~1993制定。润滑油管道阀门及法兰附件、管件(弯头、三通等)应比管道提高压力等级,以保证系统安全。根据电厂运行经验,应比管道设计压力高一个压力等级选用。

5.6.3润滑油管道上的阀门的选型和布置直接影响油系统的安全。管道上的闸阀门杆平放或向下布置,防止运行中阀芯(瓣)脱落而切断油路。此两条为国家标准强制性条文。

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5.6.4本条根据DL 5027—1993制定。汽轮机润滑油管道减少法兰连接能减少泄漏点。润滑油管道安装酸洗装置应考虑设置分段法兰,但应少设。

5.6.5本条根据DL 5027—1993制定。润滑油管道法兰应内外双面焊接,避免出现漏焊口汽轮机机头下部和高温蒸汽管道是热源集中的地方,润滑油法兰应采用止口法兰,防止润滑油泄漏。

5.6.6油系统着火时,法兰上使用的塑料垫、橡皮垫,会迅速烧毁,造成泄漏;长期使用时塑料垫、橡皮垫会硬化,失去密封弹性,所以不能使用。润滑油垫片的厚度不应超过1mm。

5.6.7润滑油用过滤器应采用Y型过滤器,并且开口端朝下,便于清理杂质。

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6  天然气管道

6.1  一般规定

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6.1.1  供给电厂的天然气应进行脱硫、脱水和清除机械杂质等净化处理,净化后的天然气应达到高品质要求口天然气质量指标应符合标准《天然气》的要求。

    天然气中饱和水蒸气组分的存在,减少了输气管道的天然气有效组分的输送能力,降低了天然气的热值,并且,当输气管道压力和环境温度变化时,可能引起水蒸气从天然气流中析出,形成液态水或冰。

    承接横贯加拿大输气管线(Trans Canada Pipelines)工程的阿尔伯达干管公司(Alberta Gas Trans keyline Ltd.)要求气田供给的净化气标准是:硫化氢含量不大于5.75mg/m3,含水量不大于64mg/m3,天然气中水的露点不高于一8.89℃。

 6.1.2天然气是易燃易爆气体,在运行时管道内积聚了大量的弹性压缩能,一旦发生破裂,材料的裂纹扩展速度极快,且不易止裂,其断裂长度也很大,因此要求管道及附件材料选用符合国家标准和石油天然气行业标准的优质钢材,且具有良好的韧性和焊接性能。镇静钢避免了沸腾钢产品质量的不稳定性、冷脆性能和非金属杂质影响焊接性能的缺陷。

    冲击韧性反映材料的塑性变形和断裂过程吸收能量的能力,提出控制韧性指标是预防管道脆性破坏的有效办法,特别是低温韧性。

6.1.3  为了清除施工中管道内存留的杂质和生产运行过程中的凝析液体,天然气管道应进行清管,以提高输送效率口

    为了防止天然气进入炉膛引起爆炸,天然气管道应设清扫管,

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清扫管可根据布置情况分段设置。在锅炉启动前、在管道检修前、在较长时间停靠炉后,都应对管道进行清扫,清扫介质一般采DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4气体,清扫时间为15min---30min。

    天然气管道内壁喷涂涂料,能使钢管的绝对粗糙度大大降低,因而降低了气体输送时的摩擦阻力,在输送同样气量的情况下,可减小管径,降低钢材用量,并且可延长清管周期,减少清管次数,同时可减轻管道内壁腐蚀,保证介质纯度。天然气管道内壁喷涂的涂料一般为环氧基涂料。

6.1.4采用管道供应天然气的燃气轮机电厂,为解决天然气连续供气与机组间断运行的矛盾,应经技术经济论证确定是否设置贮气罐。多数电厂设有贮气罐。

6.1.5  根据工艺要求,天然气管道各管段内工作压力可能不一致,其设计压力和设计温度应根据天然气最高工作压力和最高温度确定,以满足不同工况要求。

    对于气源压力波动大或运行过程中会产生局部高压(如快关产生气锤等)者,为了安全,其管道设计压力按最高工作压力对应的压力等级提高一级。

    考虑到调压器可能失灵,没有起到降压的作用,调压器后的管道设计压力与调压器前管道设计压力相同,以保证安全。

6.1.6  国家标准GB 50251和电力行业标准DIJr 5174对输气管道设计作了详细的规定,天然气管道设计应严格执行。

6.2工艺计算

6.2.1  天然气输气管道管径计算公式根据GB 50251制定口

6.2.2天然气输气管道直管壁厚计算公式根据GB 50251制定。对于强度设计系数可按GB 50251--1994表4.2.3和表4.2.4选取。

6.2.4  加拿大至美国的大湖输气管线,全长1500km,管径为900mm,最大操作压力6.9MPa,管内天然气的平均流速为8m/s。


6.3输气调压站

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6.3.1  调压器的基本任务是将进厂的天然气压力降至电厂所需的压力,并保持压力稳定,以满足燃烧要求,同时,天然气进经过过滤器过滤,保证用户的用气质量。

    调压管系是由关断阀、调压器、过滤器、液滴分离器、加热器、进出口联络管、旁路阀和计量器等部件组成。调压管系加上清扫放散管、热工仪表等构成调压站。

6.3.2对于F级的燃气轮机,为了适应各机组独立启停和不同负荷调峰的需要,每台机组应设工作调压线和备用调压线,并且每,条线上应分设工作调压器和监控调压器,以保证压力要求。

6.3.7  在主流量调节阀的旁路管上宜装设自立式调节阀或其他类型的调节阀。管路通流能力按锅炉最大负荷的20%~30%设计,锅炉启动点火或低负荷时由此阀供气,当锅炉负荷达到20%~30%时,此阀关闭,主流量调节阀开始投入并保持阀后压力,继续开启主流量调节阀增加天然气流量,满足锅炉升负荷的要求。

    燃气轮机进厂天然气管道系统的旁路管道的通流能力应按全厂用气量的70%~100%设置。主燃气轮机点火燃料一般不设调节阀。

6.4天然气管道布置

6.4.1  天然气管道应优先考虑架空布置,受条件限制时才直埋敷设。对天然气可燃气体管道不应地沟敷设,因可燃气体泄漏时,在密闭的地沟中聚积,达到一定比例时可能发生爆炸。

6.4.2在燃气轮机天然气系统的适当位置应设有置换气体接口,以供系统启停及检修时使用。置换介质一般为氮气。

6.4.3在天然气管路上设置成分色谱分析仪可以在运行时连续分析天然气成分及其摩尔百分比。色谱分析仪配有2个标准气瓶,其中一个为氦气、一个为标准校验气体。

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6.4.4在锅炉燃烧器前的输气管道上应设快速关断阀,此阀应尽量靠近燃烧器布置,以减少管内存气,引起回火燃烧。

6.4.6输气管道跨越道路、铁路的净空高度根据GB 50251制定。

6.4.8直埋天然气管道应进行防腐处理,埋深不低于lm,通过车辆地段应加套管,地面上应设置警示标志。直埋天然气管道还应考虑管道绝缘。

6.5  天然气管道安全泄放

6.5.1  参考美国标准《Gas Transmission and Distribution Piping Systems》(ASME B31.8--1995 Edition)的要求:若所连接的压缩机或气源,在压力控制失灵时,可能使设施中的压力超过其最大允许压力者,应设置泄压或限压装置。为了保证安全运行,在天然气管道上须设放散管(排空管)。在锅炉出现危急不需要天然气时,放散管上的快速开启阀迅速打开,把天然气快速排入大气,避免天然气存留管内漏入炉膛,发生爆炸。

    天然气系统的防爆标准应参考美国NFPA 85B--1989标准。

6.5.2  天然气的受压设备和容器设置安全阀,以防止设备超压。调压站内的泄放气体不能就地排放,可接入同级压力的放散管。

6.5.3管道排气放散管、安全阀泄放管一般均用管线引接到放散竖管,不直接就地排放,以保护环境,避免火灾发生。接入的放散管的压力要同等,避免相互影响。放散管的通流能力应能满足快速排出管内存气的要求,即应以排放速度不超过20m/s、在5min-- 10min之内排净管段内存气来确定放散管管径,也可与主管管径相同。

6.5.4本条根据GB 50251编制。放散管或放散塔的出口应有足够的安装高度,满足使排放出去的天然气不致被吸入附近建筑物室内和通风装置内。四川省地方标准DB  511186--1993要求出口高度不低于20m。

6.5.5本条根据GB 50251编制。放散竖管顶端装设弯管,使顶

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端向大气排出的气体产生反向推力,有造成倾倒的可能。

    6.6  天然气管道附件选择

6.6.1  天然气管道附件严禁使用铸铁件,以免发生事故,有条件的地方应采用锻钢件。

6.6.3管道附件强度校核计算按GB 50251的有关规定计算口

6.6.4管汇和清管器收发筒应质量可靠,要求由具有制造压力容器资格的厂家制作口

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7  压缩空气管道

7.1  一  般规定

7.1.1  热工控制用压缩空气系统和检修用压缩空气系统的设置因工程的差异各有不同,主要是为机组运行和检修服务的,应考虑周到和齐全,系统应统筹规划,满足在建(基建)和扩建的要求,特别对机组启动前的化学制水的用气应有设计说明。

7.1.2根据已运行电厂的配置,300MW和600MW机组热工控

制用和检修用压缩空气系统及其空气压缩机为两台机组合用一套,可以满足热工控制用压缩空气系统的稳定和品质,提供设备的利用率。对于200MW及以下机组的电厂大多数为全厂合用一套压缩空气系统,运行较可靠。对600MW以上机组的压缩空气系统设置应经技术经济比较确定。

7.1.3据调查,每台机组的检修用压缩空气用气量比机组运行时的热工控制用气量要少,为了提高压缩空气系统的可靠性并节省初投资,许多电厂都把空气压缩机组统一设置,向热工控制和检修用气系统供气。由于两系统对压缩空气的品质要求不一样,所以两系统的供气管道、储气罐和干燥过滤装置应分开设置,经干燥过滤后的压缩空气应满足用气设备的要求。

    通常,两台300MW机组设置四台20m3/min容量的空气压缩机,两台600MW机组设置四台40m3/min容量的空气压缩机,200MW或125MW机组设置四台lOm3/min容量的空气压缩机。对于900MW机组可考虑设置大容量的离心式空气压缩机。

    为了热工控制用气安全,系统应设两台备用空气压缩机,即一台半容量的运行备用空气压缩机和一台半容量检修备用空气压缩机。

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7.1.4在设计过程中,热工控制用和检修用压缩空气的耗气量统计是繁杂和困难的,统计数据应力求准确口对检修用压缩空气系统应用图表列出各用气设备、用气点的最大耗气量和使用时段,注意设备的同时使用性,求出某一时段各用气设备、用气点最大耗气量的总量。

    压缩空气的耗气量应考虑各用气设备、用气点的实际压力,当其压力不同时,应折算到相同压力下的耗气量。损耗系数DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4取1.5,包括管道泄漏损失20%,设备摩擦损失和老化后增加消耗20%,设备用气数据误差lO%。

7.1.5压缩空气系统管道压力降应经技术经济分析确定。管道压力降过大,体积膨胀大,要求管径增大,所以从空气压缩机出口到最远用气点的管道压力降应控制在系统工作压力的10%之内。在机械工厂,一般要求管道压力降控制在供气压力的5%~8%之内,先按计算流量及经验流速计算出各区段的管径,再校核各区段的压力降,使总压力降控制在允许范围之内。

7.1.7压缩空气管道的介质流速应根据工作压力来确定,压力高的,流速取上限高值。

    前苏联标准规定压缩空气和其他气体管道介质流速为lOm/s—--20m/s。

 7.1.9热工控制设备(如气动执行机构等)需要驱动的空气压力,要求压力波动不大,所以在热工控制用压缩空气系统应采取稳压措施,如专用稳压储气罐、调压器等。

7.1.10压缩空气设备和管道在运行中,会产生积水,若不及时排除,将影响运行,严重的会发生爆炸等事故口·最低点放水若用普通截止阀,必须定期去开启,以清除积水,可设自动放水阀排除积水。

    7.2  空气压缩机选择和布置

7.2.1  空气压缩机可分为容积式和速度式两大类,容积式分为往复式(包括活塞式、膜式)和回转式(包括滑片式、螺杆式、转子式),速度式分为轴流式、离心式和混流式。不同的空气压缩机,其适用范围和经济指标不同。近年来,新建电厂的空气压缩机选用少油(喷油)螺杆式空气压缩机较多,压缩机出口含油量不高于3ppm,国外称喷油式,国内称少油式,目前,螺杆式空气压缩机最大排气量达77DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4/min。于少油(喷油)活塞式空气压缩机,由于其出口含油量高达20ppm---30ppm,选用较少。对于离心式空气压缩机,由于其排气量大,压力低,价格也比较高,应用于用气量大的场所,应注意其喘振特性。

7.2.2空气压缩机的总排气量是指运行空气压缩机排气量之和,不包括备用空气压缩机。

7.2.3在北方缺水、多风地区,空气压缩机采用风冷式机组,可以节约冷却水,简化系统,便于运行维护。空压机房应考虑足够的通风措施,以满足在夏季工况下入口空气温度升高时,不影响空压机的出力。离心式空气压缩机的冷却器采用循环冷却水冷却时,设两路供水,其中一路作为备用水源,以保证水源可靠。

7.2.4喘振现象对空气压缩机是十分有害的,喘振时由于气流强烈的脉动和周期性振荡会使叶片强烈振动,叶轮动应力大大增加,噪声加剧,所以,管网和选型设计十分重要。

7.2.5大气中含有很多微小粒子,其含量随地区和季节而变化,为了保护压缩机气缸,吸入空气压缩机的空气必须进行过滤,过滤后的空气中含尘量小于1 mg/DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4。空压机从机房室内取风时,使机房室内形成负压,室外的空气夹带灰尘进入机房内,影响机房内的清洁度,通常可把空压机吸气口布置在室外,入口消声过滤装置在室外高位布置,过滤装置采用多层结构。

7.2.6储气罐的作用,一类用于减弱活塞式空气压缩机排气的周期性脉动(气流脉动),同时稳定压缩空气管道中的压力;另一类用于气负荷调节。储气罐的形式有立式和卧式两种,通常采用立式储气罐。为了安全,储气罐通常布置在室外,国外设计的储气罐设在室内的较多。

7.2.7为了避免噪声的干扰,空压机站宜为独立建筑,并为今后留有扩建的场地。

7.2.9空气压缩机组布置时应充分考虑运行通道、检修拆卸和设备转运空间。对单台机组,检修场地可利用运行通道,在机旁就地检修;对多台机组,应在站内扩建端或中部设检修场地,其面积可按一台机组安装占地和运行所需面积之和。

7.2.10  空压机站设置辅助间,便于运行管理,如设置配电间和维修工具间,分区作业。如今,空压机控制水平提高,无需运行人员值守,但维护人员需进行点检,可以设置值班室。

7.3  空气干燥净化装置

7.3.1  压缩空气管道在输送过程中,由于气体膨胀而降温结露,应设置干燥装置进行除湿,降低水分,设置净化装置减少或去除压缩空气中的灰尘、粉尘、油粒等杂质,如除尘除油过滤器和气液分离器等。

7.3.2压缩空气的干燥处理一般采用吸附法和冷冻法。压缩空气干燥装置的型式比较多,应根据系统对气体品质的要求选用。目前,冷冻式干燥机、无热再生吸附式干燥机、微热再生吸附式干燥机应用都比较广泛。由于热工控制用气品质要求高,宜采用组合式干燥机,如冷冻式干燥机+无热再生吸附式干燥机组成一套干燥装置。检修用压缩空气系统应设置干燥机。由于吸附式干燥机对空气的温度和含油量有一定的要求,故在吸附式干燥机前宜设置冷冻式干燥机。

7.3.3压缩空气中除水蒸气外,还存在着游离状态的灰尘、微粒及气溶胶状态的烟、雾等杂质。不同杂质有不同的清除方法,通常采用过滤法,以满足高精度的要求。

    现在,大机组气动执行机构对气体品质的要求越来越高,净化装置的过滤精度和残余含油量也随之要求高。在具体工程设计

中,对气体品质的要求应根据具体设备的情况在空压机设备招标中提出。

7.3.5压缩空气干燥装置和净化装置配置自动排水器,便于控制其排水。其排水中含有油污,应采用母管集中收集起来,并进入含油污水处理系统进行处理,不得排入雨水道或明沟。

7.3.6通常压缩空气干燥、净化装置应集中布置,但对于集中布置有困难的地方,可以分散布置或者两级布置,都要便于运行操作,满足设备零部件抽出、检修所需距离的要求。

7.4压缩空气管道布置

7.4.1  热工控制用和检修用压缩空气系统的供气管道采用单树枝状平行(并行)布置,在建筑物立柱处可设水平和垂直供气总(支)管,两系统的管道可以共用支吊架。为了保证热工控制用气的连续性和重要性,热工控制用压缩空气供气管道应采用双母管供气和环状管网供气,使供气总管有两个来气入口。

7.4.5为了分隔供气区域并便于阀门检修,从压缩空气母管至各用气区域的压缩空气支管上应设关断阀。预设的用于检修的各用气点应设关断阀。软管接头应选用标准接头,便于快速连接,接口布置朝下,避免管内积灰和存水。

7.4.6空气压缩机的吸气管道是常压带气流脉动的管道,其与大气相通的一端是空气压缩机噪声向外传播的窗口,所以应有防震措施,避开共振长度,吸气管道长度不宜超过12m,风道壁厚不小于5mm,风速不高于6m/s。

 7.4.7随着机组容量的增大,气动执行机构的大量应用,对热工控制用压缩空气的品质要求越来越高a为了使干燥净化后的压缩空气,避免在输送过程中重新污染,压缩空气管道及附件采用不锈钢材料是首选,DL 5000上也有同样规定口

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8  其他气体管道

8.1  一  般规定

8.1.1  气体管道应优先考虑架空布置,条件限制时才采用直埋或地沟敷设。对氢气、氧气等可燃气体管道不应地沟敷设,因可燃气体泄漏时,在密闭的地沟中聚积,达到一定比例时会发生爆炸。

8.1.2气体汇流排是一种成套的集中供气装置,包括高压气瓶、汇流管和压力调节三个系统。气体由高压气瓶供给高压气体(一般大于15MPa),经回形导管、角阀、高压截止阀,进入减压阀(调节器)减压,再通过低压截止阀,接入气体供气管道系统。

8.1.3气体汇流排一般沿墙布置,但布置的具体位置应在用气点相对集中的地方,墙壁耐火等级不低于三级。

    氢气、氧气汇流排宜用高度2.5m耐火墙与厂房隔开,墙的耐火极限不低于1.5h,门的耐火极限不低于0.6h.当输气量大于60DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4/h(标准状况下)的汇流排应单独布置。

8.1.4减压阀(调节器)后的下游侧经常处于节流工作状态,阀门出口高速气流对管壁强烈撞击,当气流带有铁锈或可燃物时,它们之间的剧烈摩擦会产生燃烧。阀门出口段长期在空气中,容易锈蚀和集聚杂质,所以应有一段不锈钢管。

8.1.5  设置放散管是为了检修之前放空气体,在汇流排、管道的末端等应设放散管。放散管设在室外,易被雨水、湿空气腐蚀产生铁锈,在放空时引起气体燃烧、爆炸,故采用不锈钢管。

    氢气放散管管口设阻火器,是为了在氢气放空时,一旦雷击引起燃烧爆炸时起到阻止事故蔓延的作用。

8.1.6气体管道的连接,特别是高中压气体管道的连接应采用焊接以防止产生泄漏。

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8.1.7输送含湿气体(如湿氢、湿氧等)或需要作水压试验的管道,因有积水,特别是水电解制氢的氢气,未经过干燥器时,含湿度比较高,需要设排水坡度a在管道最低点应设排水装置,是防止排水时氢气等泄漏。

8.1.8可燃、易爆气体管道,特别是发电机的氢气管道应设置检漏计,可用浮子式检漏计。

    8.2氢气管道

8.2.1  发电机氢气的来源和品质,对发电机的运行有着极其重要的作用,所以应按发电机厂家的要求设置氢气系统。

8.2.2电厂设置氢气干燥、氢气净化装置是为了满足发电机对氢气纯度、湿度等要求。

    储氢罐和双母管供气能保证供氢连续不断,储氢罐的总有效容积宜按全部氢冷发电机在制氢设备检修期间所需储备的正常消耗量与最大氢冷发电机的一次启动充氢量之和。

    水电解槽槽体一般不易损坏,槽体大修周期大于四年。当仅设的一套水电解制氢装置大修时,采用主厂房内氢气汇流排作备用,供发电机用气。

8.2.3为避免氢气泄漏而发生事故,氢气管道应采用无缝钢管,不得采用有焊缝的钢管。不锈钢管能保证氢气在输送过程中氢气的纯度,所以对发电机供氢等要求氢气纯度高的管道宜采用不锈钢管输送氢气。

8.2.4输送氢气的流速高时,会增大与管道内壁的摩擦,当内壁含有铁锈杂质时,形成静电火花,引起氢气爆炸,所以,输送氢气的流速应控制在安全流速范围之内。本条规定是根据GB 50177制定的。

8.2.5氢气管道的阀门和附件的严密性很重要,由于氢气容易泄漏,法兰面的密封应选用优质材料。由于电解氢气中带有碱液,为防止碱腐蚀,要求阀门不应采用带铜或铜合金的材料制作。

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8.2.6氢气管道穿过墙壁或楼板时,为了便于管道自由膨胀,应采用套管敷设,在套管的缝隙填充保温材料是使泄漏的氢气不能进入另外的房间。

8.2.7氢气管道与其他管道平行敷设时,氢气管道应布置在外侧并在上层,是为了在检修其他管道时,不使焊渣火花落在氢气管道上。

8.2.8运行时,发电机工作氢压高于冷却管水压,在管道、绝缘引水管、水接头或空心铜线内如存在微细裂纹或毛细小孔,一般情况下定子水路不会漏水,但氢气会从小孔细纹处漏入水系统,所以氢气冷却器的外部水管道上必须设置氢气监测器和报警器。漏入水系统的氢气积蓄在储水箱的顶部,设置安全放氢管道(管道上设安全阀)进行排氢。

    8.3氧气管道

8.3.1  氧气汇流排的氧气实瓶的储量应从检修实际出发确定,本条规定不宜超过24h的检修用气量是根据GB 50030制定的。

8.3.2  氧气管道应采用无缝钢管,防止电焊缝处高速气流的冲刷。对于工作压力低于1.6MPa的大管径架空管道,没有无缝钢管规格可选择时,可采用电焊钢管,但需要对焊缝处进行处理、磨光。氧气遇到油脂会发生爆炸,所以氧气管道、阀门和附件应进行脱脂处理。

    铜基合金钢是指铜管和黄铜管。

8.3.3氧气管道最大流速应根据氧气输送压力、管道及附件材料选择,以保障管道安全运行。工作压力小于3MPa时,氧气最大流速小于15m/s是根据GB 50030制定的口采用不锈钢管或铜基合金钢管时,氧气的最大流速可比碳素钢的稍大,是指管径经计算后圆整时,可取靠近的小管径规格。

8.3.4  在国内氧气生产及用户车间,发生过氧气阀门烧毁的事故,除操作原因外,与阀门选型和选材不当很有关系。在国外标

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准中对氧气阀门的选择有严格的规定口

8.3.6把供氧嘴头及关断阀装在金属保护箱内,是防止其他人任意动用。金属保护箱上应有能自然通风的孔,避免氧气在箱内聚集。

    8.4氮气管道

8.4.1  在机组停机时,向锅炉汽水系统、汽轮机给水加热除氧系统、发电机水系统等设备和管道进行充氮保养,如锅炉汽水系统需要充氮的管道很多,过热器出口集箱、再热器出口集箱和省煤器等设备应进行充氮保养。

8.4.2对高压汽水系统充氮,充氮管道应设置两个高压截止阀,但其中一个可与放气管道共用高压阀门。

    8.5二氧化碳管道

8.5.1  二氧化碳灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。全淹没灭火系统应用于扑救封闭空间内的火灾。英国BS 5306:pt4指出;全淹没灭火系统有一个固定的二氧化碳供给源永久地连续向装有喷头的管道,用喷头将二氧化碳放到封闭的空间里,使得封闭空间内产生足以灭火的二氧化碳浓度。二氧化碳灭火系统的设计应符合国家标准《二氧化碳灭火系统设计规范》(GB 50193)的有关规定。

8.5.2燃煤电厂二氧化碳系统采用汇流排集中供气,瓶装液态二氧化碳由液态变为气态的沸点很低,为-?8℃,供气系统应设置预热器、高压干燥器、减压阀和低压干燥器(顺气流方向),预热干燥,再减压后,送至用户。

8.5.3二氧化碳管道应采用无缝钢管输送,以保证安全。为了减缓管道的腐蚀,要求二氧化碳管道进行内外表面镀锌防腐处理。

8.5.4本条系参照IS06183和BS5306= pt4制定的。管道中阀门之间的封闭管段,可能聚集二氧化碳液体,应设置泄压装置。

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8.5.5在中速磨煤机内部等有粉尘空间的安装喷头时,应增设不影响喷射效果的防尘罩,对喷头保护。

    8.6真空管道

8.6.2真空管道设计压力一般按承受外压考虑,对于大口径排汽管道、循环水管等应考虑最大内外压力差和负压的影响,视作用情况判断。

8.6,3接入凝汽器的蒸汽和水管道,在凝汽器与最近一个关断阀之间的管段的设计压力既要考虑介质最大工作正压力,又要考虑最大负压0.1 MPa。如高压加热器疏水管道,管道强度设计压力要考虑调节阀后疏水最大工作正压力,密封设计压力又要考虑在疏水关闭时,管道内真空状态下的负压,阀门采用真空阀。汽轮机本体疏水扩容器的排汽管应考虑真空状态下的负压作用,宜在其上设置平衡式波纹补偿器。

8.6.4给水泵汽轮机排汽管应进行应力分析计算,通常补偿器厂家有应力分析程序。给水泵汽轮机对接口反力和力矩要求严格,按ASME标准的要求,为了防止给水泵汽轮机移位、反转和倾覆,接口所允许的力和力矩与给水泵汽轮机质量有关,并且很小,需要设计优化。,其管道上的关断阀选用三偏心硬密封蝶阀,为了满足管道高密封性要求。

8.6.5  真空管道应考虑能承受作用其上的外压力与内压力之间的最大压差,是考虑在施工或运行中,可能会出现外压力超过内压力的情况,因此所选用壁厚应具有足够的强度,以防真空管道压扁,或设置必要的加固肋或内撑杆。

8.6.6真空阀不用连接密封水管,比水封式阀布置简单,应用广泛。凝汽器抽空气管道上宜设真空破坏阀。

8.6.7真空管道布置应考虑降低管道阻力损失,管道应尽量短。机组运行中,要经常检查真空阀或水封阀的严密性,特别是水封阀接管多,所以阀门应设置在便于操作和维护的地方。

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    8.7  乙  炔管道

8.7.1  发电厂检修时,切割和焊接的工具设备需要乙炔,所以应设置乙炔汇流排。乙炔管道设计应符合GB 50031的有关规定。

8.7.2高压乙炔易发生分解爆炸,汇流排拐角布置时,其管段将承受反射波动压。

8.7.3  乙炔汇流排通向用户的输气总管上设置安全水封或阻火器,以阻断火源。

8.7.5  为了管道系统的严密,乙炔管道不应选用闸阀。

8.7.6  高压乙炔管道上的阀门附件,根据德国TRAC法规、瑞典AGA公司以及美国Ⅻ瑕~法规都采用高压阀门a本条根据GB 50031制定。

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9  油气管道支吊架设计

9.1  支吊架设置

9.1.1  本条系油气管道支吊架布点的基本要求。油气管道支吊架设计可参考DL/T 5054中有关支吊架设计的规定。

    支吊架法兰接头处承受的弯矩值过大时,使法兰面严密性降低,会造成氢气等介质泄漏。

9.1.2油气管道支吊架应选用典型的零部件,标准统一,便于加工订货。

9.1.3与设备相连接的管段宜在设备附近设置支吊架,由管道承受荷载,特别是薄壁容器,如油罐接口法兰不应承受管道的荷载。

9.1.4燃油管道、润滑油管道、氢气管道和氧气管道的支吊架采用管夹式管部,是为了设备和管道检修维护时,减少动火焊,避免发生火灾。

9.1.5  不锈钢与碳钢存在电位差,两者接触时,不锈钢会先被腐蚀,所以宜在管道与管部之间加焊一块不锈钢垫板,牺牲垫板,保护管道。GB 50316---2000规定,碳钢的支吊架零部件与有色金属或不锈钢管道组成件不应直接接触,在接触面之间可增加非金属材料的隔离垫层或相应的措施。

9.1.6规定刚性吊架可活动的拉杆长度不应小于吊点处水平位移的20倍,比对弹簧吊架严格,是考虑拉杆不至于因水平位移而引起应力超过允许值。

9.1.7支吊架生根应在大的构件上,梁有足够的刚度和强度。在两工字梁、槽钢梁之间设置根部横担支吊架时,由于根部横担要斜向就位,根部横担梁的长度应比两工字梁间距略短些。

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9.2  支吊架最大允许间距

9.2.1 水平管道支吊架最大允许间距按刚度条件和强度条件分别计算,但应取二者之中的最小值,保证安全。

9.2.2本条刚度条件最大允许间距计算公式采用了DL/T 5054条文说明中的公式。油管道的流速比较低,其输送介质的激振频率可以避开管道一阶固有频率。

9.2.4本条系根据DL/T 5054制定的。

9.2.5气体管道压力脉动而引起共振,会在法兰连接面引发气体泄漏,可能产生事故。

9.3  支吊架荷载计算

9.3.1  油气管道支吊架荷载计算相对于高温汽水管道计算较简单,有条件的单位应采用计算机应力分析程序计算燃油、天然气、氢气等管道,对压缩空气等低温管道也可采用静力矩平衡法计算。

9.3.2支吊架工作荷载是管道静荷载。

9.3.3不同的油气管道,其支吊架的荷载计算包括的内容是不一样的,有的管道设冗形自然补偿,有的设波形补偿器,有的管道温度低,不需要补偿。各种荷载及其组合也不相同。对于风雪荷载、其他临时荷载与管道振动、排放反力和地震力等动力荷载的取值应进行分析,有的荷载不考虑同时出现,如地震工况不考虑风雪荷载、临时荷载等。

9.3.4  油气管道支吊架设计取最不利荷载组合作为支吊架结构荷载,以考虑支吊架在各种运行工况下的安全。本条系根据DL/T 5121制定的。

    9.4支吊架弹簧选择

9.4.1~9.4.4  根据DL/T 5121制定。

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1 0  油气管道安全防护

    10.1  油  漆防腐

10.1.2通常油漆采用涂刷底漆和面漆防腐,中间漆能起到使底漆与面漆更加黏合致密的作用,延长油漆的使用寿命,目前广泛采用涂刷中间漆的防腐结构。醇酸漆由于性能较差,使用寿命不长,许多行业已不再采用。由于油气管道的重要性,油漆品种宜采用环氧类油漆,并且对漆膜总厚度作了规定。

10.1.4天然气管道架空易受大气腐蚀,埋地管道易受土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀,由于电厂对天然气管道的安全要求较高,对埋地的天然气管道应采用特强防腐,可使用熔结环氧粉末防腐层或环氧粉末复合防腐工艺,也可使用其他成熟可靠的技术。熔结环氧.粉末防腐层目前在国内得到广泛使用,环氧粉末复合防腐工艺为环氧粉末+黏结剂+聚乙烯外层的复合防腐,综合了环氧粉末抗土壤应力好,黏结力强和聚乙烯抗水性好、机械强度高的优良性能,可应用在特殊地质条件下和管道的一些特殊部位。

    10.2防火间距

10.2.2本条根据GB 50074制定a油罐区内油罐之间的防火间距不应低于表10.2.2的规定,有条件的地方,可以适当增加油罐之间的间距,以保证安全防火。

10.2.3本条根据GB 50074制定。油罐区内建筑物:构筑物之间的防火间距,应根据平面总布置统一考虑,并满足生产运行的要求。

10.2.4  扩建时,在油罐区内新建油罐,应考虑新油罐施工动火焊接时与己建老油罐的安全距离,避免焊接火花飞溅到老油罐上,

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引起火灾,发生事故,所以预留油罐的防火间距应适当增加,其增加值可取0. 15D---0.25D,并满足预留油罐施工防火和采取施工安全隔离措施的要求。

10.3  防火  防爆

10.3.1  油罐区贮存油品的火灾危险性按油品闭杯闪点分类,闪点低于28℃的油品最易挥发,遇明火就会燃烧或爆炸,划为最危险的甲类;闪点高于60℃的油品不易挥发,也不易起火,但柴油的贮存温度过高时也会发生火灾。本条系根据《石油库设计规范》制定的。

10.3.2本条根据DL 5027制定。电气设备经常会产生弧光和火花,会引起火灾,所以要采用防爆型。

10.3.3  油罐区域(包括油泵房、油罐、防火堤、卸油场地等)应设置隔离围墙或栅栏,防止非生产人员或者动物误入。

10.4 1防雷接地

10.4.1  油气管道和油罐、储气罐等设备应进行防雷及接地设计,防雷接闪器的保护范围、防直击雷、防雷电感应、防雷接地、防止反击、防雷电波侵入、防雷击电磁脉冲的要求均应按GB 50057和GB 50058等有关规定执行。

10.4.2燃油在输送过程中,燃油分子间和燃油与其他物质之间由于摩擦,会产生静电。当到一定程度时,会引起燃油爆炸或着火。静电电压的高低主要与燃油流动速度、空气干燥度有关。流速越快,静电电压越高;空气越干燥,静电越不易从空气中消散,电压就容易升高。

    《电业安全工作规程(热力和机械部分)》第2节规定也应设接地装置。

10.4.4氢气、氧气、乙炔在管道中以一般的流速流动,均可能产生数千伏以上的静电电压,因此,气体管道必须有良好的接地,


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以导除管道集聚的高位静电压,保障管道安全运行o GB 50177规定,所有管道的阀门、法兰盘接头等均应进行跨桥。

10.4.5氧气管道防静电接地是消除管内由于气体摩擦产生的静电聚集。

    前苏联建筑物雷电保护设计导则规定,连接处的过渡电阻大于0.03DL/T?5204-2005?火力发电厂油气管道设计规程_4时,需装设跨接线。

10.4.7  对有爆炸危险环境内的设备和管道进行良好的接地处理,是防雷电感应的主要措施。

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油气管道焊接和试验

11.1  焊  接

11.1.1  采用氩弧焊打底焊接工艺是为了防止焊渣进入管道内的一项重要技术措施。

11.1.3本条根据DL/T 5047制定。机组检修或扩建期间需要对管道动火之前,应把检修停运机组的燃油管道与运行机组的管道隔离开,或拆离管道,并用压缩空气对需要动火的管道进行吹扫,所以在系统设计时应考虑安全隔离措施。

11.2压  力  试验

11.2.1  油气管道安装完毕后,必须进行强度试验和严密性试验,以检查管道的焊接质量。

11.2.3油罐作有效容积的灌水试验,可检查油罐焊接质量和基础均匀沉降,灌水试验时间可根据工程情况确定。

11.2.4  本条根据GB 50251编制。

11.2.6GB 50030和GB 50177规定,氢气、氧气管道应进行强度试验和气密性试验和泄漏量试验,氢气管道还需进行泄漏量试验。

11.2.7  本条真空度试验要求根据GB 50316制定。真空管道在水压试验合格后,应进行24h真空度试验,增压率不超过5%为合格。

11.2.9  本条根据GB 50316制定口对于气体管道,当整体试压条件不具备时,分段的段与段之间的组合焊口按固定口要求施工,固定口应进行100%无损探伤,检验合格后还应进行气密性试验。

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    11.3清    管

11.3.1  油气管道安装完工后,必须进行清管(Flushing)、清扫,排出管道内的杂物。

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