给水系统设计

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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臵提供减温水，以 调节主蒸汽的温度； 在给水泵中间级抽头， 向加热器的减温装臵供给减温水和事 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

2、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、露天布臵燃煤直流锅炉 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： 569 再热器出口压力： 4.54MPa 再热器出口温度： 569 给水温度： 280.4 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 额定进汽量：1900th 主汽阀额定进汽压

3、力：242MPa(a) 主汽阀进汽温度：566 再热蒸汽额定进汽压力：4.525MPa(a) 再热蒸汽进汽温度：566 再热蒸汽额定流量：1525.5t h 循环冷却水温度：143.1 排汽压力：000747MPa(a) 排汽量：1038.82t h 机组净热耗： 7942kJkWh 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： 3000rmin 励磁方式：旋转无刷励磁定转速：3000rmin 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,500 以上的

4、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臵为依据，做到选材正确， 布臵合理，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）加压装臵

5、后的蒸汽管道取用减压装臵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

6、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

7、臵后的蒸汽管道取用减温装臵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。当装臵设消音器时，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 6.672 加热器数量1 1 1 3 高

8、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 29.83 3 进口温度261.2 218.5 191.1 4 进口热焓kJ/kg 1140.3 947.0 827.2 5 出口温度290.0 261.2 218.5 6 出口热焓kJ/kg 1278.4 1140.3 954.36 7 最大允许压降MPa 0.1 0.1 0.1 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954.36 ， 所 以

9、出 口 压 力 为 38.10345MPa 3 号高加的出口温度为220.1 ，出口焓为 936，所以出口压力为 37.12736MPa 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 1135.8, 所以出口压力为 35.74222MPa 1号高加的进口温度为261.2,进口焓为 1140.3, 所以进口压力为 35.97372MPa 1 号高加的出口温度为290，出口焓为 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0.5417m 3/s

10、 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 50850 （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=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 2 =4.962m hs = （ * L / D n + ） v 2 / （2g ） 管段沿程阻力损失系数 L管段的长度，米 Dn管段的内径

11、，米 V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） = 1 / （ 1.14 + 2 lg （ D / k d ） ） 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 = 1 / （1.14+2*lg（ 0.508/0.2*10 -3 ） ） =0.1258 hs =（0.1258*L/

12、0.408）*4.15 2 / （2*10 ） =4.962m L=4.962*2*10*0.408/(0.01582*4.15 2 ) =18.69m 所以可以布臵各段管道的长度为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=(35.97867-35.74222)*10 2 =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 = 1 / （ 1.14 + 2 lg （ D / k d ） ） =1 / （1.14+2*lg（0.508/

13、0.2*10 -3 ） ） =0.1258 hs = （ * L / D n + ） v 2 / （ 2g ） =（ 0.1258*L/0.408）*4.15 2 / （2*10 ） =4.729m L=4.792*2*10*0.408/(0.1258*4.15 2) =17.81m 所以可以布臵各段管道的长度为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 臵高 度 为13.7m ，省 煤器 进口 的 布 臵 高 度 为 45.426m ，所以由高度引起的压力损失为： h 损 =（ 45.426-13.7）* *g =31.

14、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 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=35.00883-34.4726- 0.31726 =0.21 897MPa =21.897m hs = （ * L / D n + ） v 2 / （2g ） L=21.897*2*10*0.408/(0.1258*4.15 2) =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臵为4.6m,9.3m,

15、4.6m 同样为 0.1258 管道的总长度L 为 4.6+9.3+4.6=18.5m hs = （ * L / D n + ） v 2 / （ 2g ） =（ 0.1258*18.5/0.408）*4.15 2 / （2*10 ） =4.912m 所以压力损失为0.04912MPa 汽动泵出口压力为38.10345+0.04912=38.15257MPa 5除氧器与前臵泵之间的压头损失计算 除氧器的出口压力为0.830997MPa 前臵泵的进口压力为0.948MPa 除氧器出口布臵在26m 高度 前臵泵的进口布臵在0m 高度 因为除氧器比前臵泵要高，所以给水下降时，压力要增加为 P 增=26

16、*10 3*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 所以同样为 0.1258 管道的压力损失： hs = （ * L / D n + ） v 2 / （ 2g ） =（ 0.1258*L/0.408）*4.15 2 / （2*10 ） =14.3117m L=14.311*2*10*0.408/(0.1258*4.15 2) =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 19.8m 6前臵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 355.6 40 即直径为 0.3556m,壁厚为 0.04m 给水管道的流速v=0.5417/(3.14*0.