鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器及水箱設(shè)計(jì)

1、第31卷第2期2010年6月Vol. 31 No. 2Jun. 2010電站輔機(jī)Power Station Auxiliary Equipment文章編號(hào):1672 0210(2010) 02 0008 03鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器及水箱設(shè)計(jì)楊軍,劉娜(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150046)摘 要:近年來(lái)，大容量高參數(shù)超臨界、超超臨界機(jī)組已 成為國(guó)內(nèi)火電市場(chǎng)發(fā)展的主力機(jī)組,為之配套的鍋爐啟動(dòng) 疏水?dāng)U容器及水箱也隨之出現(xiàn)。通過(guò)某600MW超臨界機(jī)組的計(jì)算實(shí)例，介紹了鍋爐啟動(dòng) 疏水?dāng)U容器 及水箱的選 型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：機(jī)組;超臨界;超超臨界；鍋爐；疏水；擴(kuò)容器;水箱;設(shè)計(jì)

2、 中圖分類號(hào):TK212. + 2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADesign of the Diffuse Vessel and Tank for a BoilerYA NG Jun, LI U Na(H arbin Boiler Company L imited; H arbin, Heilong jiang, 150046, China)Abstract: In recent years, high capacity supercritical and ultr a supercritical power units have been taken up in the power market in ch

3、ina. Diffuse vessel and tank for those boilers are also required. The type selection, structure and system designs of diffuse vessels and tanks have been described in the article.Key words: power unit; supercr itical; ultr a supercritical; boiler; diffuse vessel; tank; design© 1 *4-2012 China A

4、cademic Journal ElvcLronic PublishillHuuse. All rights rcscrvucl.hlLp:.tnki.nel第31卷第2期2010年6月Vol. 31 No. 2Jun. 2010© 1 *4-2012 China Academic Journal ElvcLronic PublishillHuuse. All rights rcscrvucl.hlLp:.tnki.nel第31卷第2期2010年6月Vol. 31 No. 2Jun. 20101概述隨著國(guó)內(nèi)火電市場(chǎng)的發(fā)展 ，提高電廠燃煤鍋爐 的發(fā)電效率成為了頭等重要的任務(wù)。為此，大容

5、量高參數(shù)超臨界、超超臨界鍋爐應(yīng)運(yùn)而生，成為了國(guó)內(nèi) 火力發(fā)電的主力機(jī)組。超臨界、超超臨界鍋爐與傳統(tǒng)的亞、超臨界鍋爐 相比減少了汽包，相應(yīng)需要設(shè)置鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容 器及水箱，以回收鍋爐啟動(dòng)工況下的鍋爐疏水。2疏水?dāng)U容器及水箱設(shè)計(jì)以某工程600 MW超臨界機(jī)組的鍋爐啟動(dòng)過(guò)程 中的疏水介質(zhì)參數(shù)為基數(shù)值，介紹超臨界機(jī)組鍋爐 啟動(dòng)疏水?dāng)U容器及水箱的選型設(shè)計(jì)。2. 1 極熱態(tài)啟動(dòng)工況過(guò)熱器疏水系統(tǒng)：屏過(guò)疏水+其它疏水。在此 啟動(dòng)工況下，尾部環(huán)形集箱和低過(guò)疏水一般不與屏過(guò)疏水同時(shí)運(yùn)行，只考慮屏過(guò)疏水即可。啟動(dòng)系統(tǒng)疏水：溢流管路疏水量，不必與上述的 屏過(guò)疏水同時(shí)考慮。注意鍋爐疏水在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì) 有 閃蒸 現(xiàn)象。

6、所以，在擴(kuò)容器選型時(shí)，只需考慮溢 流管路的過(guò)度膨脹流量。按以上二種工況下疏水量的最大值進(jìn)行擴(kuò)容器 設(shè)計(jì)。2.2 熱態(tài)與常態(tài)的啟動(dòng)工況(1) 溢流管路疏水(流量為108. 0kg/s,壓力按9 M Pa,為飽和水)；(2) 屏過(guò)疏水+尾部環(huán)形集箱疏水 +低過(guò)疏水 +其它疏水，其參數(shù)見(jiàn)表1。按以上二種工況的最大值進(jìn)行擴(kuò)容器設(shè)計(jì)。2.3 冷態(tài)啟動(dòng)(1) 溢流管路疏水(流量為71. 3 kg/s,壓力按 9 M Pa,為飽和水)； 屏過(guò)疏水+尾部環(huán)形集箱疏水+低過(guò)疏水, 其參數(shù)見(jiàn)表1。© 1 *4-2012 China Academic Journal ElvcLronic Publishi

7、llHuuse. All rights rcscrvucl.hlLp:.tnki.nel第31卷第2期2010年6月Vol. 31 No. 2Jun. 2010© 1 *4-2012 China Academic Journal ElvcLronic PublishillHuuse. All rights rcscrvucl.hlLp:.tnki.nel第31卷第2期2010年6月Vol. 31 No. 2Jun. 2010收稿日期：2010 01 19 修回日期：2010 05 19作者簡(jiǎn)介：楊軍(1983),男,助理工程師，畢業(yè)于吉林化工學(xué)院過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事電站輔機(jī)

8、設(shè)備的設(shè)計(jì)工作。8© 1 *4-2012 China Academic Journal ElvcLronic PublishillHuuse. All rights rcscrvucl.hlLp:.tnki.nel鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器及水箱設(shè)計(jì)電站輔機(jī)總第113期(2010 N 0.2)© 1 *>4-2012 C hina Academic Journal ElvcLronic PuhlKhiiiL： House. AIL riglils reserved. hlLpVAnki.nut鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器及水箱設(shè)計(jì)電站輔機(jī)總第113期(2010 N 0.2)疏水種類流量

9、(kg/s)溫度壓力備注運(yùn)行C設(shè)計(jì)C運(yùn)行MPa(a)設(shè)計(jì)MPa(g)屏式過(guò)熱器疏水44. 654556025. 928. 7設(shè)計(jì)參數(shù)屏式過(guò)熱器疏水19. 5445/11/極熱態(tài)啟動(dòng)屏式過(guò)熱器疏水16. 0425/8.92/熱態(tài)啟動(dòng)屏式過(guò)熱器疏水17. 1370/8.92/溫態(tài)啟動(dòng)屏式過(guò)熱器疏水18. 0340/8.92/冷態(tài)啟動(dòng)包墻和低過(guò)入口疏水36. 042648544. 6/設(shè)計(jì)參數(shù)包墻和低過(guò)入口疏水17. 2320/19. 5/極熱態(tài)啟動(dòng)包墻和低過(guò)入口疏水13. 3305/16. 0/熱態(tài)啟動(dòng)包墻和低過(guò)入口疏水13. 3305/17. 1/溫態(tài)啟動(dòng)包墻和低過(guò)入口疏水13. 3305/18

10、. 0/冷態(tài)啟動(dòng)表1 疏水參數(shù)表按以上二種工況的最大值進(jìn)行擴(kuò)容器設(shè)計(jì)。3. 1鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器容積計(jì)算(1)熱態(tài)與常態(tài)啟動(dòng)工況根據(jù)物質(zhì)守恒、能量守恒：G= G + G2G I = G1 式中:GG1I 1 + G2 I 2溢流管路疏水，kg/s。進(jìn)入擴(kuò)容器后產(chǎn)生的疏水量,kg/ s。G2(1)(2)進(jìn)入擴(kuò)容器后產(chǎn)生的汽量，kg / s。 溢流管路疏水焓值，kJ/ kg。進(jìn)入擴(kuò)容器后產(chǎn)生的疏水焓值,kJ/ kg。進(jìn)入擴(kuò)容器后產(chǎn)生的汽焓值，kJ/ kg。溢流管路疏水參數(shù)：流量G= 108 kg/ s,壓力MPa 飽和水，焓為 I = 1 364 kJ/ kg。取擴(kuò)容器的工作壓力為0.4MPa(

11、a);此時(shí)，飽和水溫為144。0. 4 M Pa( a)下的飽和 水比容為3310 m / kg,焓為 |1= 605kJ/ kg。0. 4 M Pa( a)下的 飽和汽比 容為3m /kg ,焓為 I2= 2 738 kJ/ kg。由式(1)、2),可計(jì)算得：69. 6 kg/ s, G2 = 38. 4 kg / s。1.25 G 36002X疏水?dāng)U容器全容積，m3；蒸發(fā)強(qiáng)度。G1 =V1 =式中:V11. 080. 476 5(3)X該疏水?dāng)U容器取蒸發(fā)強(qiáng)度為900。由式(3),可計(jì)算 得疏水?dāng)U 容器全容積V1 =391.5 m 。(2)冷態(tài)啟動(dòng)工況溢流管路疏水參數(shù)：流量G= 71.3 k

12、g/s,壓力9M Pa飽和水，焓為I = 1 364 kJ/ kg由式(1)、2),可計(jì)算得：G1= 45.9 kg/s, G2= 25. 4kg/ so由式(3),可計(jì)算得：3疏水?dāng)U容器全容積 V1= 60. 5 m。(3)極熱態(tài)啟動(dòng)工況此工況只需要考慮屏過(guò)疏水。屏過(guò)疏水參數(shù)：流量G2= 19. 5 kg/ s,壓力11MPa,溫度445 C(此介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽)由式(3),可計(jì)算得：疏水?dāng)U容器全容積 V1 = 46. 5 m3。對(duì)比上述三個(gè)工況鍋爐啟動(dòng)工況所需疏水?dāng)U容 器容積，熱態(tài)與常態(tài)啟動(dòng)工況，溢流疏水 管路疏水 時(shí)，所需疏水?dāng)U容器的容積最大為故取疏水?dāng)U容器的容積為核算擴(kuò)容器內(nèi)蒸汽上升速度

13、91.5 m3。395 m 。4式中:d2 d = G22疏水?dāng)U容器直徑 蒸汽流速，m/ s。,mm;(4)v取疏水?dāng)U容器的直徑為由式(4),可計(jì)算得v=3600 mm。1. 8 m/ s。可見(jiàn),擴(kuò)容器內(nèi)蒸汽上升速度滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定于 2. 44 m/ s3.2水箱容積計(jì)算 按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：水箱的有效容積要保證不小于5 min疏水量。熱/溫態(tài)啟動(dòng)工況溢流管路疏水時(shí),疏水量最大。此時(shí)疏水參數(shù)：流量為G = 69. 6 kg/s,壓力為9© 1 *>4-2012 C hina Academic Journal ElvcLronic PuhlKhiiiL： House. AIL rigli

14、ls reserved. hlLpVAnki.nut電站輔機(jī)總第113期(2010 No.2)0.4MPa(a)下的飽和水，比容為 1 = 1. 08103m /kg。V2= G11 t(5)3式中:V2 水箱所需有效容積，m。t時(shí)間，s。3由式(5),可計(jì)算得 V2= 22.6m。取水箱有效容積35m3, 12. 4m3作為余量。3.3疏水?dāng)U容器排汽管徑計(jì)算熱/溫態(tài)啟動(dòng)工況溢流管路疏水時(shí)，產(chǎn)生汽量最 大。取疏水?dāng)U容器的直徑為 d= 1 400 mm。核算排汽管內(nèi)蒸汽速度由式(4),可計(jì)算得 V= 12m/s?？梢?jiàn),排汽管內(nèi)蒸汽速度滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及系統(tǒng)設(shè)計(jì):小于20 m/ s4疏水?dāng)U容器及水箱結(jié)

15、構(gòu)設(shè)計(jì)4. 1疏水?dāng)U容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)疏水?dāng)U容器取立式，見(jiàn)圖1。圖1鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖疏水?dāng)U容器的設(shè)計(jì)壓力為1. 2MPa,設(shè)計(jì)溫度為 400。疏水?dāng)U容器內(nèi)徑為 3 600 mm,壁厚為28 mm。疏水?dāng)U容器主殼體材料為Q 345R。疏水?dāng)U容器全容積為 95 m3。屏過(guò)疏水介質(zhì)在進(jìn)入疏水?dāng)U容器之前，先進(jìn)行了 9級(jí)節(jié)流,使屏過(guò)疏水介質(zhì)壓力、 溫度大幅降低。屏過(guò)疏水介質(zhì)在進(jìn)入疏水?dāng)U容器之后，設(shè)計(jì)了兩級(jí)節(jié)流裝置，進(jìn)一步降低了屏過(guò)疏水介質(zhì)壓力、溫度。同時(shí)，當(dāng)屏過(guò)疏水介質(zhì)進(jìn)入疏水?dāng)U容器時(shí)，向疏水?dāng)U 容器內(nèi)噴射100 t/h冷卻水。上述措施保證了疏水 擴(kuò)容器運(yùn)行的穩(wěn)定、安全，噪聲達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值。4. 2

16、水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水箱布置取臥式。水箱的設(shè)計(jì)壓力為1.2M Pa,設(shè)計(jì)溫度為300。水箱內(nèi)徑為2 600 mm,壁厚為16 mm。水箱主殼體材料為 Q345R。3水箱有效容積為35 m。水箱用于儲(chǔ)存鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中的疏水。當(dāng)疏水 的品質(zhì)合格時(shí)，疏水通過(guò)疏水泵被打回鍋爐再次利 用。當(dāng)疏水的品質(zhì)不合格時(shí)，疏水被排入地溝。 4. 3鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器系統(tǒng)設(shè)計(jì)疏水?dāng)U容器與水箱之間采用U管連接，保證疏水?dāng)U容器有一個(gè)穩(wěn)定的水位，同時(shí)保證不會(huì)有高溫 的蒸汽進(jìn)入水箱。疏水?dāng)U容器與水箱之間設(shè)置了汽 平衡管，保證疏水?dāng)U容器與水箱壓力平衡 ，疏水順利 流入水箱。同時(shí)，在擴(kuò)容器的上部設(shè)置了噴淋裝置 ， 當(dāng)溫度、壓力較高的屏過(guò)

17、管路疏水疏入擴(kuò)容器時(shí)，噴 淋裝置會(huì)自動(dòng)向擴(kuò)容器內(nèi)噴水，以降低擴(kuò)容器的溫度、壓力,保證擴(kuò)容器的安全。3.3凝汽器銅管膠球清洗機(jī)組運(yùn)行期間，定期投入凝汽器銅管膠球清洗 ， 按操作規(guī)程的規(guī)定每天清洗 1次。為了提高膠球清 洗質(zhì)量和收球率，適當(dāng)關(guān)小投入側(cè)凝汽器出水門，提 高凝汽器進(jìn)水壓力，防止膠球泵打不出水無(wú)法輸送 膠球,并通過(guò)裝球室觀察孔，觀察膠球進(jìn)出狀態(tài)是否 正常。定期反沖洗收球網(wǎng)，防止收球網(wǎng)堵塞降低收 球率。同時(shí)，也應(yīng)密切監(jiān)視凝汽器端差變化 ，適當(dāng)增 加膠球清洗次數(shù)。規(guī)范運(yùn)行人員投膠球操作方法，平時(shí)需做好操作人員的培訓(xùn)工作。3.4真空嚴(yán)密性定期試驗(yàn)機(jī)組運(yùn)行期間，堅(jiān)持每月進(jìn)行1次真空嚴(yán)密性 試驗(yàn)。

18、如發(fā)現(xiàn)真空嚴(yán)密性不合格，結(jié)合凝汽器端差 變化，對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行查漏，并采取堵漏措施。4規(guī)范化管理4. 1修改檢修規(guī)程為了保證凝汽器長(zhǎng)周期維持高真空運(yùn)行，將一次濾網(wǎng)清洗，納入檢修人員的定期工作；將凝汽器銅 管烘焙、水室內(nèi)污物清理、真空系統(tǒng)灌水查漏列入常 規(guī)檢修項(xiàng)目，并制定考核標(biāo)準(zhǔn)，保證各項(xiàng)管理規(guī)定執(zhí) 行到位。4. 2修改運(yùn)行規(guī)程運(yùn)行日志增加二次濾網(wǎng)前后壓差抄錄，每小時(shí)抄錄1次。按二次濾網(wǎng)產(chǎn)品說(shuō)明書，對(duì)二次濾網(wǎng)清洗方法和清洗時(shí)間作出規(guī)定，修改運(yùn)行考核細(xì)則，保證各項(xiàng)管理規(guī)定執(zhí)行到位。4.3完善操作票編寫凝汽器銅管膠球清洗操作票，規(guī)范運(yùn)行人員操作方法，保證膠球清洗有較高收球率。5結(jié)束語(yǔ)通過(guò)修改運(yùn)行及檢修

19、規(guī)程，不斷完善操作程序， 并在機(jī)組日常運(yùn)行中按規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行。因此，2年內(nèi)，5號(hào)機(jī)組凝汽器真空度均保持較好水平，有效提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。2008年5號(hào)機(jī)組累計(jì)利用小時(shí)為7 223. 2 h，年平均真空度 92. 11%，年平均端 差5. 25; 2009年累計(jì)利用小時(shí)為 7131.8 h，年平均真空度92. 6%，年平均端差 4. 88 。該機(jī)組平 穩(wěn)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，可為相同類型機(jī)組凝汽器的長(zhǎng)周期 運(yùn)行提供借鑒。參考文獻(xiàn):1 胡念蘇.汽輪機(jī)設(shè)備及其系統(tǒng)M.北京：中國(guó)電力出版社， 2003.2 劉東勝，張永忠.5號(hào)、6號(hào)機(jī)組汽輪 機(jī)系統(tǒng)圖冊(cè)R.廣州：廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，2003.3 幸穗濱，陳

20、小松，等.300 MW機(jī)組汽淪機(jī) 運(yùn)行規(guī)程S.廣州：廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司，2007.4 鄒啟發(fā)，黃意川，等.N30O 165/ 535/ 535汽輪機(jī)組檢修 工藝規(guī)程S.廣州:黃埔發(fā)電廠,1995.101 *94-2012 Chirui Academic Jounml ElvcLronic Publishing House. All righLs reserved.U'A'nki.nul電站輔機(jī)總第113期(2010 No.2)101 *94-2012 Chirui Academic Jounml ElvcLronic Publishing House. All righLs reserved.U'A'nki.nul電站輔機(jī)總第113期(2010 No.2)（上接第10頁(yè)）5結(jié)束語(yǔ)臨界機(jī)組啟動(dòng)的安全、穩(wěn)定有著重要的意義。超臨界、超超臨界機(jī)組已在我國(guó)新裝機(jī)電站機(jī)組中占