给水系统设计.docx
《给水系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《给水系统设计.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
给水系统设计
给水系统的功能
发电厂给水系统的任务是（包括脱过氧的凝结水和经过化学处理的补充水）从除氧器贮水箱送到锅炉的省煤器进口。
给水在输送的过程中，要进行加热并升压，以满足锅炉对给水的温度和压力的要求，整个汽水循环的热效率的到提高。
加热给水的热源，来自汽轮机的各级抽气，提高给水的抽气，就要借助给水泵。
给水泵是发电厂简历汽水热力循环必不可少的设备
给水系统除向锅炉供水之外，还得向锅炉过热器的减温装置提供减温水，以调节主蒸汽的温度；在给水泵中间级抽头，向加热器的减温装置供给减温水和事故喷水的用水。
在装有汽轮机旁路系统的发电厂，给水系统要向高压旁路系统供水，以降低主蒸汽排入再热器冷段蒸汽的温度，是锅炉出口和再热器出口的蒸汽压力和温度得到调整。
本次设计主要针对主给水管道的温度和压力的设计。
一、机组简介
锅炉
形式：
超临界、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置燃煤直流锅炉
锅炉最大连续出力：
1950t/h
过热器出口压力：
过热器出口温度：
569℃
再热器出口压力：
再热器出口温度：
569℃
给水温度：
280.4℃
锅炉效率（LHV）:
汽轮机
形式：
超临界参数、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、8级回热抽汽凝汽式汽轮机
额定功率：
660MW
额定进汽量：
1900t／h
主汽阀额定进汽压力：
24．2MPa（a）
主汽阀进汽温度：
566℃
再热蒸汽额定进汽压力：
（a）
再热蒸汽进汽温度：
566℃
再热蒸汽额定流量：
／h
循环冷却水温度：
143.1℃
排汽压力：
0．00747MPa（a）
排汽量：
／h
机组净热耗：
7942kJ／kW．h
发电机
型式：
水-氢-氢冷却、静态励磁发电机
额定功率：
600MW
额定容量：
667MVA
电压：
20kV
频率：
50Hz
功率因素：
转速：
3000r／min
励磁方式：
旋转无刷励磁定转速：
3000r／min
汽水管道
设计要则
一使用范围
适用于大型热电站内，参数为,,500℃以上的汽水管道设计
设计要求
二大型电站汽水管道设计应以热力系统和主厂房布置为依据，做到选材正确，布置合理，补偿良好，流阻较小，造价低廉，支吊合理，安装维护方便，扩建灵活，整齐美观，并应避免水击，共振和噪声。
管道设计应符合国家和部颁有关标准，规范。
三设计参数
1设计压力
设计压力是指管道运行中介质的最大工作压力。
对充水管道，应考虑压力损失和水静压力的影响，但当其低于额定压力的3%时，可不予考虑。
主要管道的设计压力按下列规定取用
（1）主蒸汽管道取用锅炉额定蒸发量时过热器出口的额定工作压力。
（2）汽轮机抽气管道或被压是汽轮机排气管道取用制造厂提供的最大工作压力。
（3）加压装置后的蒸汽管道取用减压装置出口的最大工作压力。
（4）不可调速给水泵或其他水泵的出口管道取用水泵特征曲线最高点的压力与（5）进水侧压力之后，并应考虑进水温度对进水侧压头和出口扬程的修正。
（6）可调速给水泵的出口管道当给水主管上不装设调节阀时，取用额定转速时额定流量下水泵出口压力的倍与进水侧压力之和，并应考虑进水温度对进水侧压头和出口扬程的修正。
（7）给水泵再循环管道当采用单元系统时，进除氧器的最后一道关断阀及其以前的管道，取用主给水管道的设计压力；当采用母管制系统时，节流孔板及其以前的管道，取用主给水管道的设计压力；节流孔板后的管道，当未装设阀门或介质双出路上的阀门不可能同时关断时，取用除氧器的最大工作压力。
（8）给水泵进水侧管道取用除氧器最大工作压力与最高水位时水柱静压之和，并应考虑进水温度对进水侧压头和出口扬程的修正。
（9）锅炉定期排污河连续排污三次阀前的管道取用汽包额定工作压力。
锅炉安全阀后的排气管道应根据消音器和管道阻力计算确定。
当为装消音器时，高，中压锅炉的排气管道可取。
2设计温度
设计温度一般是指管道运行中介质的最高工作温度，主要管道的设计温度按下列规定取用。
（1）主蒸汽管道取用锅炉额定蒸发量时过热器出口蒸汽的额定工作温度
（2）汽轮机抽气管道或被压式汽轮机排气管道取用制造厂提供的最高工作温度。
（3）减温装置后的蒸汽管道取用减温装置出口蒸汽的最高工作温度。
（4）经加热器加热后的水管道取用被加热水的最高温度。
（5）锅炉定期排污和连续排污管道取用汽包额定工作压力下水蒸气的饱和温度。
（6）锅炉向空排气管道当不装消音器时，安全阀后的管道，一般取用被排放起源的额定工作温度减50℃。
当装置设消音器时，安全阀至消音器的管道，一般取用被排放起源的额定工作温度；消音器后的管道，根据消音器性能确定
（7）管道设计安装温度一般取用20℃。
高压加热器的主要技术数据（VWO工况）
加热器编号
单位
1号高加
2号高加
3号高加
1加热器型式
卧式、U形管、双流程
加热器数量
1
1
1
3高加系统旁路型式（大、小旁路）
大旁路
给水
1流量
t/h
1950
1950
1950
2进口压力
MPa
3进口温度
℃
4进口热焓
kJ/kg
5出口温度
℃
6出口热焓
kJ/kg
7最大允许压降
MPa
8管侧设计压力
MPa
34
34
34
9管侧设计温度
℃
325
300
258
（以下压力均通过焓温表查得）
3号高加的进口温度为191.1℃，出口焓为，所以出口压力为
3号高加的出口温度为220.1℃，出口焓为936，所以出口压力为
2号高加的进口温度为218.5℃，进口焓为747，所以进口压力为37.07774MPa
2号高加的出口温度为260.2℃,出口焓为,所以出口压力为
1号高加的进口温度为261.2℃,进口焓为,所以进口压力为
1号高加的出口温度为290℃，出口焓为,所以出口压力为
因为给水量都是1950t/h,转化成体积流量为0.5417m3/s
主给水管道可以选用以下参数的管道，材料为15NiCuMoNb5-6-10，管径和壁厚分别为Φ508×50（mm，mm），最大允许流速为5.19m/s
所以可以算出主给水管道的流速v=**
=4.15m/s
下面的计算参照给水管路图
1、3号加热器与2号加热器之间的管道的压头损失计算
已知3号高加的出口压力和2号高加的进口压力
所以管道的压力损失hs==4.962m
hs=（λ*L/Dn+∑ζ）v2/（2g）
λ——管段沿程阻力损失系数
L——管段的长度，米
Dn——管段的内径，米
V——管段内的流体的流速，米/秒
∑ζ——管段各局部阻力系数之和（此计算不考虑）
λ=1/（+2lg（D/kd））
D——计算管道的直径，米
kd——管道的等值粗糙度，米
汽水管道的粗糙的值粗糙度（包括焊口的阻力损失）可按下列数值取用：
无缝钢管：
kd=*10-3米；
焊接钢管：
kd=*10-3米
高腐蚀条件工作的管道，如排气管、输水管、溢流管等
kd=（~）*10-3米
所以kd取*10-3米
λ=1/（+2*lg（*10-3））
=
hs=（*L/）*（2*10）
=4.962m
L=*2*10**
=18.69m
所以可以布置各段管道的长度为4.6m，9.49m，4.6m
2、2号高加和1号高加之间的管道的压头损失计算
已知2号高加的出口压力和1号高加的进口压力
所以管道的压力损失hs==4.729m
因为主给水管路的材料和尺寸是一样的，所以管道的直径和介质的流速和上面一样
λ=1/（+2lg（D/kd））
=1/（+2*lg（*10-3））
=
hs=（λ*L/Dn+∑ζ）v2/（2g）
=（*L/）*（2*10）
=4.729m
L=*2*10**
=17.81m
所以可以布置各段管道的长度为4.6m，8.81m，4.6m
3、1号高加出口到省煤器进口管道的压头损失计算
1号高加的出口布置高度为13.7m，省煤器进口的布置高度为45.426m，所以由高度引起的压力损失为：
h损=（）*ρ*g
=*10*1000
=
因为管道的材料和尺寸和上面是一样的，所以阻力损失系数
λ同样为
省煤器进口压力为
所以给水管道的阻力导致的压降为hs=
=897MPa
=21.897m
hs=（λ*L/Dn+∑ζ）v2/（2g）
L=*2*10**
=82.474m
因为管道的高度为29.974m，所以管道的水平长度为52.5m
4气动泵与3号高加之间的压头损失计算
各段管道的长度可以布置为4.6m,9.3m,4.6m
λ同样为
管道的总长度L为++=18.5m
hs=（λ*L/Dn+∑ζ）v2/（2g）
=（*）*（2*10）
=4.912m
所以压力损失为
汽动泵出口压力为+=
5除氧器与前置泵之间的压头损失计算
除氧器的出口压力为
前置泵的进口压力为
除氧器出口布置在26m高度
前置泵的进口布置在0m高度
因为除氧器比前置泵要高，所以给水下降时，压力要增加为
P增=26*103*10=
所以管道的阻力导致的压降为+即14.3117m
给水管段选用的材料和尺寸同上
所以λ同样为
管道的压力损失：
hs=（λ*L/Dn+∑ζ）v2/（2g）
=（*L/）*（2*10）
=14.3117m
L=*2*10**
=53.9m
根据管路的结构水平管道的长度为27.9m，两段竖直管道的长度分别为和19.8m
6前置泵与给水泵之间管道的压头损失计算
根据结构可以直接得出管道的各段长度分别为7.5m，18.3m
6.2m
给水管路的材料和上面是一样的，给水管路的尺寸为Φ×40
即直径为0.3556m,壁厚为0.04m
给水管道的流速v=**
=9.09m/s
λ=1/（+2lg（D/kd））
=1/（+2*lg（*10-3））
=
hs=（λ*L/Dn+∑ζ）v2/（2g）
=（*32/）*（2*10）
=62.79m
所以阻力损失为
给水泵简介
1本工程给水泵配置2×50%BMCR容量汽动泵和1×30%BMCR容量电动泵。
对汽动给水泵的台数和容量选择，决定于多种因素。
虽然100%容量泵比2×50%容量泵方案投资省，运行经济性高，但100%全容量汽动给水泵组故障时机组只能降负荷运行，影响电厂的可用率。
配2×50％容量汽动泵，优点是一台汽动泵组故障时，备用电泵自动投入后仍能带90%负荷运行。
给水泵的可靠性对机组运行影响极大，考虑到国内已运行的600MW机组均采用2×50%汽动给水泵方案，本工程目前也按2×50%汽动给水泵设计。
备用电动泵的容量选择，主要是考虑到启动方便、可靠、经济性等因素。
本工程根据需要设置一台30%的备用调速电动给水泵，当一台汽动泵事故，则启动备用电动泵，汽机仍可带90%负荷运行。
给水泵的额定容量出水按给水系统的最大运行流量再加5%裕量进行选择。
入口流量还应考虑再热器减温水量（中间抽头）及密封水泄露量。
扬程也按在VWO工况下运行并留有裕量设计。
汽动泵的前置泵由单独的电动机驱动，电动泵的前置泵与电动泵采用同一电动机驱动。
给水泵汽轮机为单缸、单轴、凝汽式，汽源采用具有高、低压双路进汽的切换进汽方式，正常运行时，由主汽轮机的四段抽汽（至除氧器的抽汽）供给，启动和低负荷时由冷段或主蒸汽系统供给，调试用汽由辅助蒸汽系统供给。
给水泵汽轮机排汽向下直接排入主凝汽器。
给水泵汽轮机：
上海汽轮机有限公司及东方汽轮机厂均引进西屋技术制造双进汽自动内切换给水泵汽轮机，杭州汽轮机股份有限公司引进德国西门子公司技术生产外切换给水泵汽轮机。
目前都有运行实绩。
本工程初步设计给水泵汽轮机按杭州汽轮机股份有限公司的高低压双路进汽自动外切换方式考虑。
每台给水泵汽轮机进汽管道上设有一个管道调节阀、进汽阀和进汽调节阀。
每台给水泵汽轮机各自设有一套润滑和控制油系统。
锅炉给水泵组目前具有600MW汽轮发电机组配套能力的制造厂家有沈阳水泵股份有限公司、上海电力修造总厂和上海KSB泵有限公司。
上海KSB为KSB在中国的合资厂，具备为600MW机组配套的能力，但目前尚无运行实绩。
上海电力修造总厂分别引进WEIR公司和SULZER公司技术合作生产给水泵组。
沈阳水泵股份有限公司与美国FLOWSERVE（简称FPD）公司合作生产给水泵组。
（FPD公司是由美国原来的公司、IDP公司、太平洋泵业公司等重组而成。
）考虑到上述制造厂600MW超临界机组国内均无运行业绩，本工程建议给水泵采用全进口设备或给水泵组关键部件（如芯包）进口的中外合作生产设备，前置泵和电动机国产。
2给水总扬程的确定
汽包锅炉给水的总扬程应克服锅炉汽包的压力，开启安全阀的多余压力△p,克服给水进水管和压力管，阀门，流量测量孔板，高压加热器级省煤器的水力阻力，以及供水的集合高度（由除氧器的最低水位至锅炉汽包的正常水位差）。
给水泵的总扬程Hgs,按下式计算：
Hgs=（pb+△p-pcy）*102+△pgs+△pjs+Hy-Hj
式中pb———锅炉汽包压力，MPa
△p——开启安全阀所需的多余压力，MPa；一般△p=（—）pb
pcy———除氧器工作压力，MPa（计示压力）；
△pgs——给水管路的阻力，包括自给水泵至锅炉进口间的所有加热器，阀门，调节器，省煤器，管路的阻力（以压头记），m
△pjs——进水管路的阻力，包括自给水箱出口至给水泵进口间的所有管路，阀门的阻力（以压头记），m
Hy——水泵中心至锅炉汽包的正常水位的几何高度差，m
Hj——由除氧器最低水位至水泵中心的几何高度差（给水泵进口静水头）m
计算△pgs△pjs时所采用的管路水流速，对给水管路，水的许可流速为2—3米，对进水管路，水的许可流速为—1m/s。
锅炉汽包压力为
除氧器的工作压力为
各给水管道的阻力损失分别为，，，，
（MPa）
△pgs=+++=36.5m
△pjs=+=77.102m
Hy=46.55m12.3m给水泵的总扬程Hgs=（pb-pcy）*102+△pgs+△pjs+Hy-Hj
==3201.9m
给水系统启动前的准备和操作
在给水系统启动之前，先要想系统中的管道和设备充水。
除氧器水箱有凝结水系统注入水，并达到正常水位，锅炉的汽包由除盐补充水箱通过复述的补充水泵上水，其水位一般比正常水位低约100mm。
与此同时，要排除整个系统内的空气（在管道的最高位置和设备的顶部都设有放空气阀，充水时，空气阀均处于开启状态）。
随后，将给水泵的轴承润滑油系统投入运行，所有的控制系统要接通电源，使整个给水系统处于投运状态。
将电动调速给水泵液力耦合器的勺官至于零位，给水泵出口的闸阀关严，给水再循环阀全开。
锅炉点火，逐步升压，在控制室操作汽动给水泵，并将此泵出口的电动闸阀开启。
水泵升速以后，调节锅炉给水操作台的旁路调节阀开度（如果不设给水操作台，则，调节锅炉进口的调节阀），以适应锅炉逐步升压产汽，知道汽轮机冲转。
在机组的负荷低于25%~30%的情况下，由汽包水位单冲量调节器来控制给水操作台旁路调节阀的开度，或者由给水泵出口压力调节器来控制给水泵的装束，同样也可以再控制室内操作旁路调节阀的开度或给水泵的转速，使给水满足机组负荷的逐步增加。
给水系统的正常运行和操作
随着机组负荷的上升，当负荷达到25%~30%以上时，给水系统就可转入正常运行。
此时，控制系统就自动转换到七宝水位、主蒸汽流量、给水流量的“三冲量”给水调节器来控制给水泵的转速。
如果遇到调节器故障的情况，可视汽包水位的高低，由远方操作来调节给水泵转速，以满足锅炉在不同负荷下所需要的给水量，务必使汽包水位维持在正常范围内。
因为给水系统被设计成六台50%容量的给水泵并列运行，所以要求两台泵的转速必须同步。
在设计给水管道时，两台泵的管线布置应力求相似，避免阻力相差太多。
运行中的给水泵，必须有一定得给水量通过泵体，以防止水泵的零部件发热而导致损坏。
当通过泵体的给水量降到额定流量的20%~25%时，给水再循环阀就自动打开；当给水流量达到50%以上是，再循环阀就自动关闭。
不同型号、不同生产厂的给水泵，其要求的再循环阀开启和关闭时的给水流量百分比，应由制造厂提供，很明显，如百分比值低，则运行经济性好。
给水系统在正常运行的情况下，给水要通过高压加热器加热。
当遇到加热器内部管束破裂或疏水不畅通时，壳腔内的水位将上升，此时紧急疏水阀应自动打开。
如果加热器疏水的水位急剧上升，达到最高位置时，高压加热器就要从给谁系统中解列，同时立即关闭汽轮机与各台加热器之间的抽气逆止阀和电动闸阀，防止高压力的给水倒流入汽轮机，引起汽轮机损坏的严重事故。
在这种情况下，给水须通过高压加热器的旁路送到锅炉，而汽轮机应降低负荷运行。
升级会员 