给水系统设计

1、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，要进行加热并开压，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

2、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：25.5MPa过热器出口温度：569c再热器出口压力：4.54MPa再热器出口温度：569c给水温度：280.4C锅炉效率(LHV):93.84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额走进汽量：1900t/h主汽阀额定进汽压力：24.2MPa(a)主汽阀进汽温度：566c再热蒸汽额定进汽压力：4.525M

3、Pa(a)再热蒸汽进汽温度：566c再热蒸汽额定流量：1525.5t/h循环冷却水温度：143.1C排汽压力：0.00747MPa(a)排汽量：1038.82t/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：0.9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22.06MPa,500C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，

4、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

5、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1.1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

6、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0.98MPa。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

7、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50Co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20C。高压加热器的主要技术数据(VWO工况)加热器编号单位1号局加2号股加3号股加1加热器型式卧式、U形管、双流程6.672加热器数量1113局加系统旁路型式(大、小旁路)大旁路给水ia#t/h1950195019502进口压力MPa29.833进口温度C261.2218.5191.14进口热燃kJ/kg1140.3947.0827.25出口温度C290.0261.2218.56出口热燃kJ/k

8、g1278.41140.3954.367最大允许压降MPa0.10.10.18管侧设计压力MPa3434349管侧设计温度C325300258(以下压力均通过燃温表查得)3号高加的进口温度为191.1C,出口始为954.36,所以出口压力为38.10345MPa3号高加的出口温度为220.1C,出口始为936,所以出口压力为37.12736MPa2号高加的进口温度为218.5C,进口始为747,所以进口压力为37.07774MPa2号高加的出口温度为260.2C,出口始为1135.8,所以出口压力为35.74222MPa1号高加的进口温度为261.2C,进口始为1140.3,所以进口压力为35

9、.97372MPa1号高加的出口温度为290C,出口始为1278.4,所以出口压力为35.00883MPa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508X50mm,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=0.5417/(3.14*0.204*0.204)=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=(37.12736-37.07774)*10

10、2=4.962mhs=(入*L/Dn+。)v2/(2g) 管段沿程阻力损失系数L管段的长度，米Dn-管段的内径，米 管段内的流体的流速，米/秒 (管段各局部阻力系数之和(此计算不考虑)入=1/(1.14+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=0.2*10-3米；焊接钢管：kd=0.3*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=(0.550.65)*10-3米所以kd取0.2*10-3米入=1/(1.14+2*lg(0.508/0.2*10-3)=0.1258hs=(0.

11、1258*L/0.408)*4.152/(2*10)=4.962mL=4.962*2*10*0.408/(0.01582*4.152)=18.69m所以可以布置各段管道的长度为4.6m,9.49m,4.6m2 、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=(35.97867-35.74222)*102=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入=1/(1.14+2lg(D/kd)=1/(1.14+2*lg(0.508/0.2*10-3)=0.1258hs=(入*L/Dn+。)v2/(2g

12、)=(0.1258*L/0.408)*4.152/(2*10)=4.729mL=4.792*2*10*0.408/(0.1258*4.152)=17.81m所以可以布置各段管道的长度为4.6m,8.81m,4.6m3 、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=(45.426-13.7)*p*g=31.726*10*1000=0.31726MPa因为管道的材料和尺寸和上面是一样的，所以阻力损失系数入同样为0.1258省煤器进口压力为34.4726MPa所以给水管道的阻力导致的压降为hs=

13、35.00883-34.4726-0.31726=0.21897MPa=21.897mhs=(入*L/Dn+)v2/(2g)L=21.897*2*10*0.408/(0.1258*4.152)=82.474m因为管道的高度为29.974m,所以管道的水平长度为52.5m4 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入同样为0.1258管道的总长度L为4.6+9.3+4.6=18.5mhs=(入*L/Dn+。)V2/(2g)=(0.1258*18.5/0.408)*4.152/(2*10)=4.912m所以压力损失为0.04912MPa汽动泵出口压力为

14、38.10345+0.04912=38.15257MPa5 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0.830997MPa前置泵的进口压力为0.948MPa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=0.26MPa所以管道的阻力导致的压降为0.830997+0.26-0.948=0.143117MPa即14.3117m给水管段选用的材料和尺寸同上所以人同样为0.1258管道的压力损失：hs=(入*L/Dn+。)V2/(2g)=(0.1258*L/0.408)*4.152/(2*10)=14.3117

15、mL=14.311*2*10*0.408/(0.1258*4.152)=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6.2和19.8m6 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,18.3m6.2m给水管路的材料和上面是一样的，给水管路的尺寸为355.6X40即直径为0.3556m,壁厚为0.04m给水管道的流速v=0.5417/(3.14*0.1378*0.1378)=9.09m/s入=1/(1.14+2lg(D/kd)=1/(1.14+2*lg(0.3556/0.2*10-3)=0.1309hs=(入*L/Dn+。

16、)v2/(2g)=(0.1309*32/0.2756)*9.092/(2*10)=62.79m所以阻力损失为0.6279MPa给水泵简介1本工程给水泵配置2X50%BMCR容量汽动泵和1X30%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2X50%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2X50%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2X50%汽动给水泵方案，本工程目前也按2X

17、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

18、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

19、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B.J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

20、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+zpgs+pjs+Hy-Hj式中pb锅炉7包压力，MPa p开启安全阀所需的多余压力，MPa；一般Ap=（0.03-0.05）pbpcy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），mHy水泵中心至锅炉汽包的正常水位的几何高度差,mHj由除氧器最低水位至水泵中

21、心的几何高度差（给水泵进口静水头）m计算pgsApjs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0.51m/s。锅炉汽包压力为30.57MPa除氧器的工作压力为0.830097MPa各给水管道的阻力损失分别为0.04962,0.04729,0.21897,0.04912,0.143120.6279(MPa)pgs=4.962+4.729+21.897+4.912=36.5mpjs=14.312+62.79=77.102mHy=60.25-13.7=46.55mHj=26-13.7=12.3m给水泵的总扬程Hgs=(pb-pcy)*102+Apgs+pj

22、s+Hy-Hj=(30.57-0.6279)*102+36.5+77.102+46.55-12.3=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100mm0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。,以适应锅炉逐步升压产汽,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