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凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的工作壓差與安裝位置
發(fā)布于：2019/11/4 11:03:13 點(diǎn)擊量：384
作 者： 中南電力設(shè)計院 徐傳海
摘 要： 本文由計算結(jié)果得知，配定速凝結(jié)水泵的凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥具有閥前壓力和工作壓差隨機(jī)組負(fù)荷降低而增加的運(yùn)行特點(diǎn)，可將凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥設(shè)在凝結(jié)水泵與精處理裝置之間的凝結(jié)水主管道上。這樣，可降低凝結(jié)水精處理裝置的運(yùn)行壓力、汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的水側(cè)壓力，降低對凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥小流量時的調(diào)節(jié)要求，降低凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的工作壓差和噪音，防止凝結(jié)水再循環(huán)管道振動，提高凝結(jié)水系統(tǒng)的可靠性并降低費(fèi)用。
1 前言
眾所周知，火電機(jī)組設(shè)計時凝結(jié)水系統(tǒng)均選用定速凝結(jié)水泵。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷減少（或增加）時，凝結(jié)水泵的揚(yáng)程隨之增加（或減少），而凝結(jié)水從熱井至除氧器的流動阻力與滑壓運(yùn)行的除氧器壓力隨之減少（或增加），增減方向相反，凝結(jié)水系統(tǒng)有“多余”的壓差，需要在凝結(jié)水管道上設(shè)調(diào)節(jié)閥以消耗此壓差。
我國早期設(shè)計的火電機(jī)組，按前蘇聯(lián)模式將調(diào)節(jié)閥設(shè)在靠近除氧器的凝結(jié)水管道上，在學(xué)習(xí)EBASCO設(shè)計技術(shù)之后，調(diào)節(jié)閥改設(shè)在凝結(jié)水再循環(huán)接口（汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器后）與汽機(jī)末段抽汽加熱器之間的凝結(jié)水管道上。這樣，機(jī)組運(yùn)行時低壓加熱器水側(cè)壓力低，可延長低壓加熱器的使用壽命，并降低汽機(jī)進(jìn)水的可能性。
那么，凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的工作壓差有多大，安裝在何處更合理，下面以徐州彭城電廠為例來探討之。
2 徐州彭城電廠簡介
徐州彭城電廠為300MW引進(jìn)型機(jī)組，汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠制造。凝結(jié)水由凝汽器的熱井依次流經(jīng)兩臺互為備用的凝結(jié)水泵、凝結(jié)水精處理裝置、汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器、凝結(jié)水再循環(huán)接口、凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥、四臺低壓加熱器至除氧器。
凝結(jié)水泵為上海KSB公司制造，型號為NLT350-400×6，經(jīng)濟(jì)工況的流量為780t/h，揚(yáng)程為294mH2O。所配電動機(jī)為6kV，1000kW，轉(zhuǎn)速1480r/min。
熱井至凝結(jié)水泵的管道為φ630×7mm的電焊鋼管，凝結(jié)水泵至除氧器的管道為φ325×8mm的無縫鋼管。
3 調(diào)節(jié)閥的工作壓差
計算凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的工作壓差時所用的主要數(shù)據(jù)及結(jié)果見表3-1。在表3-1中，加熱器等設(shè)備的局部阻力系數(shù)由廠家提供的壓降及TMCR工況所對應(yīng)的凝結(jié)水量求得，管道附件的局部阻力系數(shù)按前蘇聯(lián)的推薦值選取，其中φ630×7mm的凝結(jié)水泵進(jìn)水管道的局部阻力系數(shù)按1個三通、1個閘閥、2個90°熱壓彎頭及1個熱井出口計取， 325×8mm的凝結(jié)水泵出水管道的局部阻力系數(shù)按10個三通、12個閘閥、2個逆止閥、2個流量孔板及60個90°熱壓彎頭計取。此外，通常300MW引進(jìn)型亞臨界機(jī)組投運(yùn)精處理裝置的時間相當(dāng)短，故除表3-1中TMCR工況第一列的精處理裝置壓降取0.35MPa（取工作壓降O.035-0.35MPa的上限值）外，其他各列的精處理裝置壓降只按一個閘閥的壓降計取。
表3-1 300MW引進(jìn)型機(jī)組凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的工作壓差
項目 | 計算公式或數(shù)據(jù)來源 | 單位 | 工況 | ||||||
1.基本數(shù)據(jù) | TMCR | TMCR | 89%負(fù)荷 | 80%負(fù)荷 | 75%負(fù)荷 | 50%負(fù)荷 | 18%負(fù)荷 | ||
發(fā)電功率 | 查汽機(jī)熱平衡圖 | MW | 320 | 320 | 267 | 240 | 225 | 150 | 54 |
流量 | 查汽機(jī)熱平衡圖 | t/h | 736.6 | 736.6 | 607.5 | 548.2 | 515.2 | 361.4 | 169.9 |
凝結(jié)水密度 | 查表 | kg/m3 | 994.7 | ||||||
2.凝結(jié)水泵入口段壓降； | |||||||||
管道內(nèi)徑 | mm | 616 | |||||||
濾網(wǎng)壓降 | 按0.5mH2O估算 | MPa | 0.0049 | ||||||
局部阻力系數(shù) | 3.93 | ||||||||
流程直管長度 | m | 19 | |||||||
管道摩擦系數(shù) | 0.0218 | 0.0218 | 0.0222 | 0.0228 | 0.023 | 0.0232 | 0.0294 | ||
沿程阻力系數(shù) | 0.6724 | 0.6724 | 0.6847 | 0.7032 | 0.7094 | 0.7156 | 0.9068 | ||
總阻力系數(shù) | 4.6024 | 4.6024 | 4.6147 | 4.6332 | 4.6394 | 4.6456 | 4.8368 | ||
管道壓降 | MPa | 0.006 | 0.006 | 0.0056 | 0.0055 | 0.0054 | 0.0051 | 0.0049 | |
3.凝結(jié)水泵出口段壓降； | |||||||||
管道內(nèi)徑 | mm | 309 | |||||||
除氧器噴頭壓降（估取） | 按0.2MPa估取 | 53.445 | |||||||
局部阻力系數(shù) | 67.44 | ||||||||
流程直管長度 | m | 300 | |||||||
管道摩擦系數(shù) | 查表 | 0.0188 | 0.0188 | 0.019 | 0.0192 | 0.0194 | 0.02 | 0.022 | |
沿程阻力系數(shù) | 18.252 | 18.252 | 18.447 | 18.641 | 18.835 | 19.417 | 21.359 | ||
總阻力系數(shù) | 139.14 | 139.14 | 139.33 | 139.53 | 139.72 | 140.3 | 142.24 | ||
管道壓降 | MPa | 0.5207 | 0.5207 | 0.3547 | 0.2892 | 0.2558 | 0.1264 | 0.0283 | |
4.設(shè)備壓降 | |||||||||
四臺低加 | 由0.342MPa折算 | 91.391 | 91.391 | ||||||
軸加 | 按0.058MPa估算 | 15.499 | 15.499 | ||||||
精處理 | 33.989 | 1.22 | |||||||
設(shè)備阻力系數(shù) | 140.88 | 108.11 | |||||||
設(shè)備總壓降 | MPa | 0.75 | 0.4031 | 0.2752 | 0.2241 | 0.1979 | 0.0974 | 0.0215 | |
5.熱井-除氧水柱差 | 按30m計 | MPa | 0.2924 | 0.2924 | 0.2924 | 0.2924 | 0.2924 | 0.2924 | 0.2924 |
6.熱井-除氧壓差： | |||||||||
凝汽器壓力 | 按0.005MPa計 | MPa | 0.005 | ||||||
除氧器壓力 | 查汽機(jī)熱平衡圖 | MPa | 0.746 | 0.746 | 0.618 | 0.558 | 0.524 | 0.358 | 0.155 |
壓差 | MPa | 0.741 | 0.741 | 0.613 | 0.553 | 0.519 | 0.353 | 0.15 | |
7.總壓差 | MPa | 2.3101 | 1.9646 | 1.5409 | 1.3642 | 1.2705 | 0.8744 | 0.4972 | |
8.凝結(jié)水泵數(shù)據(jù) | |||||||||
流量 | m3/kg | 740.52 | 740.52 | 610.74 | 551.12 | 517.95 | 363.33 | 170.81 | |
揚(yáng)程 | 查凝結(jié)水泵曲線 | m | 315 | 315 | 326 | 330 | 331 | 338 | 343 |
MPa | 3.0706 | 3.0706 | 3.1779 | 3.2169 | 3.2266 | 3.2948 | 3.3436 | ||
9.調(diào)節(jié)閥工作壓差 | MPa | 0.7606 | 1.106 | 1.637 | 1.8527 | 1.9561 | 2.4205 | 2.8464 | |
占泵壓升的比例 | % | 24.769 | 36.018 | 51.512 | 57.592 | 60.623 | 73.463 | 85.129 | |
由表3-1可知，凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥閥前的工作壓力隨著機(jī)組負(fù)荷的降低而增加，凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的工作壓差隨著機(jī)組負(fù)荷的降低而增加。300MW機(jī)組凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的閥前壓力大約在3.0~3.3MPa（a）之間，閥后壓力大約在2.3~0.5MPa（a）之間，調(diào)節(jié)閥較合理的選型數(shù)據(jù)見表3-2。為保證實際流量小于230t/h時仍有較好的調(diào)節(jié)性能，此調(diào)節(jié)閥宜選用等百分比流量特性。
表3-2 300MW機(jī)組凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥選型數(shù)據(jù)建議值
項目 | 單位 | 最大 | 正常 | 最小 |
流量 | t/h | 760 | 680 | 230 |
閥前壓力 | MPa（a） | 3.0 | 3.1 | 3.4 |
調(diào)節(jié)閥壓差 | MPa | 0.67 | 1.3 | 2.8 |
另外可得知，300MW機(jī)組凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的閥前壓力約為3.3MPa（a），其工作壓差約為3.2MPa。
4 調(diào)節(jié)閥的安裝位置
由上述得知，機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行時，凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的閥前壓力增加，凝結(jié)水精處理裝置的樹脂易破碎，汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的水汽壓差增大使管束破裂的可能性增加。若將凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥移至凝結(jié)水泵與精處理裝置之間的凝結(jié)水主管道上，可使300MW機(jī)組的凝結(jié)水精處理裝置的壓力與汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的水側(cè)壓力降低0.7~2.8MPa。這樣，不僅延長樹脂的使用壽命，降低運(yùn)行費(fèi)用，而且提高汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的可靠性，還能減小凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的工作壓差。因此，凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥宜設(shè)在凝結(jié)水泵與精處理裝置之間的凝結(jié)水主管道上。
凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥移至精處理裝置上游后，一旦去除氧器的凝結(jié)水量小于凝結(jié)水泵的最小流量和汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的最小流量之大者時，凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥就投入運(yùn)行，使凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥的最小流量等于凝結(jié)水泵的最小流量和汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的最小流量之大者，能降低對此閥小流量的調(diào)節(jié)要求并節(jié)省投資。這樣，300MW機(jī)組凝結(jié)水的最小流量一般不低于230t/h，凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥投運(yùn)時的閥前壓力約為0.5MPa（a），工作壓差約為0.4MPa，比常規(guī)設(shè)計約低2.8MPa，閥芯通徑大，流速低，汽化的可能性小，可降低噪音并防止凝結(jié)水再循環(huán)管道振動。
5 結(jié)束語
在凝結(jié)水系統(tǒng)配定速凝結(jié)水泵的情況下，凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥具有閥前壓力和工作壓差隨機(jī)組負(fù)荷降低而增加的運(yùn)行特點(diǎn)，可將凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥設(shè)在凝結(jié)水泵與精處理裝置之間的主凝結(jié)水管道上。這樣，可降低凝結(jié)水精處理裝置的運(yùn)行壓力、汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的水側(cè)壓力，降低對凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥小流量時的調(diào)節(jié)要求，降低凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的工作壓差和噪音，防止凝結(jié)水再循環(huán)管道振動，提高凝結(jié)水系統(tǒng)的可靠性并降低費(fèi)用。
就300MW機(jī)組而言，若將凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥設(shè)在凝結(jié)水泵與精處理裝置之間的主凝結(jié)水管道上，凝結(jié)水精處理裝置的壓力與汽機(jī)軸封蒸汽冷凝器的水側(cè)壓力可降低0.7~2.8MPa，對應(yīng)凝結(jié)水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥投運(yùn)時的閥前壓力約為0.5MPa（a），工作壓差約為0.4MPa，比常規(guī)設(shè)計約低2.8MPa。
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