鍋爐排污擴(kuò)容器設(shè)計(jì)計(jì)算及排污系統(tǒng)優(yōu)化

1、鍋爐排污擴(kuò)容器設(shè)計(jì)計(jì)算及排污系統(tǒng)優(yōu)化?10例機(jī)技術(shù)第3期2006年8月鍋爐排污擴(kuò)容器設(shè)計(jì)計(jì)算及排污系統(tǒng)優(yōu)化江蘇省電力設(shè)計(jì)院李威內(nèi)容提要本文針對(duì)鍋爐排污系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)定期排污擴(kuò)容器超壓及排汽帶水現(xiàn)象,通過采用兩種不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合實(shí)例進(jìn)行擴(kuò)容器設(shè)計(jì)計(jì)算，并根據(jù)對(duì)電廠調(diào)研情況的分析，找出問題根本所在，最后對(duì)排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出優(yōu)化建議，希望能為今后鍋爐排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供借鑒.關(guān)鍵詞鍋爐排污系統(tǒng)擴(kuò)容器1鍋爐排污系統(tǒng)簡(jiǎn)述從鍋爐蒸發(fā)段排出含鹽分及雜質(zhì)較多的爐水,經(jīng)擴(kuò)容器和熱交換器（或只經(jīng)過擴(kuò)容器）回收部分工質(zhì)和熱量，最后排人下水道或其它出處的管道系統(tǒng)稱為鍋爐排污系統(tǒng).排污可分為連續(xù)排污和定期排污兩種.主要

2、用于自然循環(huán)和輔助循環(huán)的鍋筒鍋爐上.在蒸發(fā)段出口設(shè)分離器的早期直流鍋爐上也曾進(jìn)行排污，從分離器下部引出排污水.隨著給水品質(zhì)提高，現(xiàn)代直流鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)已不再進(jìn)行排污.去圖1鍋筒鍋爐排污系統(tǒng)圖2排污系統(tǒng)存在的主要問題設(shè)置排污系統(tǒng)的主要目的是滿足鍋爐排污的需要，確保汽水品質(zhì)，但排污就意味著工質(zhì)和熱量的損失，因此盡可能的回收工質(zhì)和熱量也是排污系統(tǒng)主要的任務(wù).為了降低排污水壓力以便更好的回收工質(zhì)和熱量，除在系統(tǒng)管路中設(shè)置截流孔板和減壓閥以外還需在排污系統(tǒng)中設(shè)置排污擴(kuò)容器.因此作為排污系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分一排污擴(kuò)容器，其選擇設(shè)計(jì)就尤為重要.曾有設(shè)計(jì)院對(duì)國(guó)內(nèi)幾家有代表性的300MW和600MW機(jī)組燃

3、煤電廠的鍋爐排污系統(tǒng)進(jìn)行過調(diào)研發(fā)現(xiàn)存在與定期排污擴(kuò)容器連接的管道法蘭墊片經(jīng)常"吹開"，引起泄漏，定期排污擴(kuò)容器排汽帶水等現(xiàn)象.由于排汽攜帶大量的濕蒸汽和汽霧狀的水滴被鍋爐的一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口吸人，對(duì)鍋爐制粉系統(tǒng)的設(shè)備和管路等造成不良影響.有的電廠采用在排汽管上加裝汽水分離器的措施來解決，結(jié)果使得排汽不暢，定排超壓嚴(yán)重時(shí)造成了汽水分離器"爆炸”.造成以上問題的發(fā)生，除了有一定的電廠實(shí)際運(yùn)行過程中不恰當(dāng)操作的原因（如經(jīng)常開啟水冷壁下聯(lián)箱或下降管上的鍋爐放水門來保證鍋爐爐水品質(zhì)，造成大量汽水進(jìn)人定期排污擴(kuò)容器）以外，究其根本還是定期排污擴(kuò)容器容量及尺寸選擇不當(dāng)造成的

4、.第3期2006年8月熱機(jī)技術(shù)3排污擴(kuò)容器容量計(jì)算對(duì)于國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型鍋爐，由于采用引進(jìn)技術(shù)制造，排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)均采用同一規(guī)范（美國(guó)依巴斯公司標(biāo)準(zhǔn)MNE-83,MNE-85）,即連續(xù)排污擴(kuò)容器容量按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）的2,內(nèi)部斷面蒸汽流速按不大于1.22m/s設(shè)計(jì);定期排污擴(kuò)容器容量按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（）的3,內(nèi)部斷面蒸汽流速按不大于2.44m/s設(shè)計(jì).但實(shí)際按此標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算選擇的定期排污擴(kuò)容器卻普遍存在超壓或排汽帶水現(xiàn)象，這是為什么呢？我們不妨以我院設(shè)計(jì)的揚(yáng)州電廠四期工程（2X300MW機(jī)組）為例，按此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍋爐定期排污擴(kuò)容器進(jìn)行選擇計(jì)算.3.1 典型的通到定期排污擴(kuò)容器的疏水有以下幾種：

5、a在投入商業(yè)性運(yùn)行以前的煮爐和烘爐過程中，從鍋爐放水聯(lián)箱來的周期性放水.b.正常運(yùn)行時(shí)，從連續(xù)排污擴(kuò)容器來的排污水.c從連續(xù)排污擴(kuò)容器的旁路管道來的臨時(shí)排污.d.汽包鍋爐的汽包緊急放水管道.e.其它設(shè)備白疏放水，視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而定.注:在正常運(yùn)行時(shí)，不應(yīng)開啟鍋爐放水聯(lián)箱的放水門，因?yàn)檫@樣可能會(huì)影響爐水的循環(huán)，并伴隨著損壞爐管的危險(xiǎn).由于在定期排污擴(kuò)容器中的擴(kuò)容蒸汽是通往大氣的，所以只能允許釋放到周圍環(huán)境中去的流體才可以引入擴(kuò)容器.3.2 一般設(shè)計(jì)導(dǎo)則a定期排污擴(kuò)容器中釋放的擴(kuò)容蒸汽量釋放的擴(kuò)容蒸汽量可按下式求得：mf=m而hL-hf式中Inf排往大氣的擴(kuò)容蒸汽,t/h;mIJ從熱水源來的排污水量

6、,t/h;h對(duì)應(yīng)于水源壓力飽和水的始值,/kg;ht在定期排污擴(kuò)容器中對(duì)應(yīng)于在擴(kuò)容蒸汽壓力下的飽和水的始值,KJ/kg;Hf對(duì)應(yīng)于擴(kuò)容蒸汽壓力下飽和蒸汽的始值,KJ/kg;b.擴(kuò)容蒸汽的上升速度V在定期排污擴(kuò)容器中，擴(kuò)容蒸汽離開容器中分離面(即容器中的汽水接觸面)的最大允許上升速度為8英尺/秒(2.44m/s).巳分離表面在定期連續(xù)排污擴(kuò)容器中，分離表面的最小面積可按下式確定：A一其中A最小分離面積,m2;m2排往大氣的擴(kuò)容蒸汽,t/h;擴(kuò)容蒸汽的比容，m3/kg;V擴(kuò)容蒸汽的最大容許上升速度，取2.44m/s;d.擴(kuò)容器的結(jié)構(gòu)參數(shù)定排擴(kuò)容器水平布置時(shí)，分離面積為：ADXL式中A擴(kuò)容器分離面的

7、面積,m2;擴(kuò)容器的直徑，m;I一擴(kuò)容器長(zhǎng)度,m;定排擴(kuò)容器立式布置時(shí)，擴(kuò)容器的內(nèi)徑按下式計(jì)算：D一，其中一擴(kuò)容器的內(nèi)徑，m;A擴(kuò)容器白分離面積,m2;e擴(kuò)容器的工作壓力應(yīng)等于大氣壓力，排出管道中的流體靜壓頭，排汽管道中的阻力損失與出口動(dòng)壓頭損失之和排汽管道的尺寸選則應(yīng)使壓力損失盡可能地小.在設(shè)計(jì)工況下，通過排汽管道的總壓力損失按接1.5磅/英寸(O.O11MPa)考慮是適當(dāng)?shù)?f.擴(kuò)容器的工作溫度取鍋爐汽包壓力下的飽和溫度.12例機(jī)技術(shù)第3期2006年8月3.3 揚(yáng)州電廠四期工程擴(kuò)容器設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)該工程配備東方鍋爐廠生產(chǎn)的1036t/h亞臨界參數(shù)自然循環(huán)汽包爐過熱器出口蒸汽流量：Q11036

8、t/h汽包運(yùn)行壓力：Pa18.7Mpa.a汽包運(yùn)行壓力下飽平時(shí)始：h=1764.789/kg定排運(yùn)行壓力：P3O.11Mpa.a運(yùn)行壓力下飽和水始:h3=428.84K/kg定排運(yùn)行壓力下飽和汽始：5"3=2679.61KJ/kg定排擴(kuò)容蒸汽比容：Vd1.549244522m3/kg定排蒸汽蒸發(fā)速度Vd:按依巴斯標(biāo)準(zhǔn)取為8英尺/秒，即2.44m/s排污量Q5:考慮連排旁路進(jìn)定排，連續(xù)排污2加定期排污3,定排接收的鍋爐最大排污量為5,Q551.8t/h3.4 定排擴(kuò)容器最小分離面積定排排污擴(kuò)容器放出的擴(kuò)容蒸汽量Q6Q6Q5一51.8X(1764.789-428.84)/(2679.61

9、428.84)30.75t/h分離面積:(30.75X1.549244522)/(3.6X2.44)一5.42mz3.5 揚(yáng)州電廠四期工程定排實(shí)際選用尺寸揚(yáng)州定排擴(kuò)容器水平布置，簡(jiǎn)體內(nèi)壁直徑2m,直段長(zhǎng)度4.084m,總長(zhǎng)5.235m,工作容積12m3,全容積15ms分離面積為：ADXL2X48mz(按直段長(zhǎng)度較保守計(jì)算)式中A擴(kuò)容器分離面的面積,m2;擴(kuò)容器的直徑，m;L擴(kuò)容器長(zhǎng)度,m;可見揚(yáng)州工程實(shí)際選用定排擴(kuò)容器分離面積A已明顯大于計(jì)算最小分離面積，滿足依巴斯公司標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于擴(kuò)容蒸汽離開容器中分離面的最大允許上升速度2.44m/s的要求.但實(shí)際揚(yáng)州工程在工程調(diào)試和啟動(dòng)過程中，同樣出現(xiàn)一定程度

10、的定排排汽帶水現(xiàn)象，定排排汽區(qū)域如降小雨，所幸投運(yùn)期不是在冬季，否則還將引起地面較大范圍結(jié)冰，影響運(yùn)行維護(hù)安全.由此看來按依巴斯公司標(biāo)準(zhǔn)選擇的定排擴(kuò)容器偏小了一點(diǎn).在此我們不妨換種計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)來驗(yàn)算一下按依巴斯公司標(biāo)準(zhǔn)選定的擴(kuò)容器是否偏小，我們按照原蘇聯(lián)推薦的按擴(kuò)容器容積蒸發(fā)強(qiáng)度要求(即單位汽室體積允許發(fā)生的蒸汽量為：定排20003000m3/(h?m3);連排8001000m3/(h?m3)計(jì)算所需定排容積，計(jì)算容積為(考慮3O水容積)：Vd一(1+o.3)-(30.75X1.549244522)/2X1.3:=31m3可見揚(yáng)州工程選用的實(shí)際定排全容積15m3明顯小于計(jì)算容積Va,并不能滿足原蘇

11、聯(lián)推薦的定排擴(kuò)容器容積蒸發(fā)強(qiáng)度的要求.根據(jù)國(guó)內(nèi)某設(shè)計(jì)院對(duì)東北地區(qū)幾家電廠調(diào)研的情況看，同樣是300MW機(jī)組的雙遼發(fā)電廠，鐵嶺發(fā)電廠共八臺(tái)鍋爐均配置15m3的臥式園筒型定期排污擴(kuò)容器，同樣發(fā)生較嚴(yán)重的定排排汽帶水現(xiàn)象.而哈爾濱第三發(fā)電廠3,4號(hào)機(jī)組及元寶山發(fā)電廠三期的鍋爐，按依巴斯公司標(biāo)準(zhǔn)所推薦的蒸汽離開液面速度2.44m/s選用DP11.3型定排擴(kuò)容器（容積為11.3m3）即可滿足要求，但實(shí)際也發(fā)生定排超壓及排汽帶水，后通過把定排擴(kuò)容器容積擴(kuò)大到19.54m3或再增加一臺(tái)DP11.3型定排擴(kuò)容器的方法才得到改善.第3期2006年8月熱機(jī)技術(shù)？13?表1各電廠定期排污擴(kuò)容器規(guī)范機(jī)組容量每臺(tái)機(jī)內(nèi)徑

12、直段長(zhǎng)度容積電廠名稱機(jī)組臺(tái)數(shù)定排型式MW定排數(shù)量mmmmm3揚(yáng)州發(fā)電廠四期30021臥式園筒2000400015雙遼發(fā)電廠30041臥式園筒1800550015鐵嶺發(fā)電廠30041臥式園筒1800550015哈爾濱第三發(fā)電廠#3機(jī)組60011臥式園筒150058501l-3哈爾濱第三發(fā)電廠#4機(jī)組60011臥式園筒1800800019.54元寶山發(fā)電廠三期60022臥式園筒1l-34結(jié)論我們至此可以推斷，產(chǎn)生定期排污擴(kuò)容器超壓及排汽帶水現(xiàn)象的主要原因是定排容積選擇偏小.美國(guó)依巴斯公司標(biāo)準(zhǔn)考慮擴(kuò)容器設(shè)計(jì)的關(guān)健參數(shù)是擴(kuò)容蒸汽離開分離面的最大允許速度,該速度能保持或低于1.22m/s,則蒸汽中攜帶的

13、水滴雜質(zhì)等是最小的，對(duì)連排設(shè)計(jì)就選用了該推薦值，但對(duì)定排設(shè)計(jì)考慮這種場(chǎng)合下蒸汽污染不是關(guān)鍵，所以取用了該t薦值的兩倍2.442m/s,可見推薦的定排內(nèi)部斷面蒸汽流速應(yīng)該是上限.而按原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)推薦擴(kuò)容器容積蒸發(fā)強(qiáng)度2000m3/(h?m3)選擇定排容積，一般不會(huì)造成超壓和排汽帶水，但原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)偏于保守，選擇的擴(kuò)容器容積偏大，不經(jīng)濟(jì).通過以上兩種計(jì)算方法的對(duì)比和對(duì)幾家電廠的實(shí)際選用定排容量及運(yùn)行情況的分析，建議在進(jìn)行定排選擇設(shè)計(jì)時(shí)，可先按依巴斯公司標(biāo)準(zhǔn)MNE83確定擴(kuò)容器尺寸，再按原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)(容積蒸發(fā)強(qiáng)度可取3000m3/(h?m3)校核擴(kuò)容器有效汽容積，最終確定擴(kuò)容器容積.5排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行的

14、優(yōu)化建議按照美國(guó)CE公司的經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)時(shí)自動(dòng)化的水平，原引進(jìn)技術(shù)中并沒有鍋爐汽包緊急放水管道.但鍋爐制造廠在國(guó)產(chǎn)化的系統(tǒng)圖中，按照以往的習(xí)慣和蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程規(guī)定增加了緊急放水，而緊急放水的量是多少又提不出具體數(shù)據(jù)，但其管道公稱直徑卻定為DN100.按此DN100的通流面積計(jì)算，在臨界流動(dòng)下的放水量是相當(dāng)大的，如果以此計(jì)算定期排污擴(kuò)容器的容積也是相當(dāng)大的，是不經(jīng)濟(jì)的.設(shè)計(jì)時(shí)，只能在定期排污擴(kuò)容器人口處裝設(shè)節(jié)流孔板限制流量，以正常運(yùn)行工況擴(kuò)容器接受的排水量先選定的定期排污擴(kuò)容的容積，反算節(jié)流孔板的通徑，以免排水量過大，危機(jī)定期排污擴(kuò)容器的安全，并且計(jì)算后的限制流量應(yīng)得道鍋爐廠的認(rèn)可.再考慮鍋

15、爐緊急放水的限流措施，并按以上推薦的方法計(jì)算選型并適當(dāng)放大留有一定余量的情況下，還可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采取以下優(yōu)化措施:提高定排進(jìn)水口接口處法蘭的壓力等級(jí)，按火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定(DL/T5054-1996)中規(guī)定"鍋爐排污管道排污閥門后管道設(shè)計(jì)壓力，在鍋爐壓力大于10.301MPa時(shí)取6.2MPa”;為便于監(jiān)視定排內(nèi)部壓力，設(shè)計(jì)時(shí)可加裝就地壓力表；加大排汽管道管徑，在考慮加大定排容量的同時(shí)可將原DN500排汽管道改為DN600，以防止定排超壓；排污擴(kuò)容器盡量布置在兩爐外側(cè)靠爐后，同時(shí)排汽管盡量引向高處并指向空曠處，減少排汽對(duì)周圍建筑物和設(shè)備的影響;為近一步減少排汽帶水及排汽噪

16、音對(duì)周圍的影響，還可考慮在排汽管上加裝汽水分離器及消聲裝置.14例機(jī)技術(shù)第3期2006年8月當(dāng)然在正確選擇設(shè)計(jì)鍋爐排污系統(tǒng)的同時(shí)，電廠后期實(shí)際運(yùn)行操作也還有許多需注意的地方.如鍋爐水冷壁下聯(lián)箱或下降管上的鍋爐放水門僅為鍋爐停爐放水用，在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)不應(yīng)開啟，否則排水量相當(dāng)大，勢(shì)必造成大量汽水進(jìn)入定排引起超壓和排汽帶水.另外應(yīng)規(guī)定不能在鍋爐滿負(fù)荷和最大壓力下進(jìn)行定期排污，以保證鍋爐水循環(huán)安全.因?yàn)榇藭r(shí)進(jìn)行排污，排污量極大，并且有很高的勢(shì)能極有可能引起鍋爐運(yùn)行異常及定排超壓和排汽帶水.上班族應(yīng)該多做的六個(gè)動(dòng)作亞博經(jīng)濟(jì)2OO6712現(xiàn)代化的辦公室中，我們需要進(jìn)行體力鍛煉的機(jī)會(huì)越來越少，下班后也沒有太多時(shí)間去參加各種各樣的健身班.據(jù)洛杉磯時(shí)報(bào)報(bào)道，來自美國(guó)的健康專家給你提供在辦公室工作時(shí)可以抓住的6種鍛煉機(jī)會(huì).伏案工作時(shí)我們多數(shù)時(shí)間是坐在椅子上工作，因此讓自己保持一個(gè)正確的坐姿是非常重要的.選擇一把有靠背和扶手的椅子，工作的時(shí)候，一定要讓自己的兩前臂保持平行，膝蓋與腳成9O度.另外,你可以給背的下部墊上一個(gè)柔軟的靠墊.復(fù)印文件時(shí)復(fù)印文件的時(shí)候，你可在等候的過程中放松自己的脖子和肩膀肌肉，有節(jié)奏地轉(zhuǎn)動(dòng)自己的頭部等，伸展自己的四肢.這些運(yùn)動(dòng)都可以幫助你緩解伏案工作時(shí)給身體帶來的壓迫.盡量少乘電梯中強(qiáng)度的身體鍛煉可以幫助人加強(qiáng)心臟功能.因此要盡量少搭