1000MW机组给水系统管径优化选择.pdf

第3 0卷 第 3期 2 0 0 8年 3月 华 电技 术 Hua d i a n Te c hn o l o g y Vo 1 3 0 No 3 Ma r 20 0 8 专 题 综 述 1 0 0 0 MW 机组给水 系统管径优 化选择 Op t i mu m s e l e c t i o n o n p i p e d i a me t e r o f f e e d wa t e r s y s t e m f o r 1 0 0 0 MW u n i t s 唐茂平， 王斌 TANG Ma o p i n g， WANG Bi n ( 西南电力设计院 ， 四川 成都6 1 0 0 2 1 ) ( S o u t h w e s t C h i n a E l e c t r i c P o w e r D e s i g n I n s t i t u t e ， C h e n g d u 6 1 0 0 2 1 ， C h i n a ) 摘 要： 介绍了浙江国华宁海电厂二期 21 0 0 0 MW扩建工程给水系统管径优化的情况， 对高压给水管道管 径优化进行 了详 细的计算和分析 ， 在 对给 水系统 管径的 多方案进 行技 术经济比较后 ， 给 出 了优 选出的低 压给 水管道、 高压给水管道以及给水再循环管道的规格。 关键词 ： 给水 系统 ； 管径优 化 ； 节省投 资 中图分类号 ： T K 2 2 3 5 2 7 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 8 ) 0 3 0 0 0 9 0 5 Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e o p t i m u m s e l e c t i o n o n p i p e d i a m e t e r o f f e e d w a t e r s y s t e m f o r Z h e j i a n g G u o h u a N i n g h a i P o w e r P l a n t P h a s e I 1 21 0 0 0 M W E x t e n s i o n P r o j e c t A f t e r a d v i s e d c a l c u l a t i o n a n d a n a l y s i s ， c o m p a r i n g d e i e r e n t s c h e me s o f p i p e s i z e o f f e e d w a t e r s y s t e m t e c h n i c a l l y a n d e c o n o mi c a l l y ，t h e o p t i mi z e d p i p e s p e c i f i c a t i o n s h a v e b e e n s e l e c t e d fi ) r l o w p r e s s u r e p i p e，h i g hp r e s s u r e p i p e a n d r e e i r c u l a t i o n p i p e i n t h e f e e d w a t e r s y s t e m Ke y wo r d s ： f e e d w a t e r s y s t e m ；o p t i mu m o f p i p e d i a me t e r ；i n v e s t me n t s a v i n g 1 工程概述 宁海电厂一期工程装机 46 0 0 MW 亚临界燃煤 机组 ， 最终规划容量为 4 6 0 0 MW +41 0 0 0 MW 燃 煤机组 ， 目前， 一期工程 4 6 0 0 MW 已全部按期投产。 该期工程在一期工程扩建端扩建 21 0 0 0 MW 超超临 界燃煤机组并同步建设脱硫和脱硝装置 ， 5机计划于 2 0 0 8年底投产， 6机计划于 2 0 0 9年初投产。 根据以往工程经验 ， 低压给水管道介 质流速的 取值越低， 低压给水管道压降越小 ； 低压给水管道介 质流速的取值越高， 低压给水管道压降越大 ， 通常认 为， 后者对除氧器 瞬态 不利。通过西南 电力设计 院 的漳州后石电厂 、 贵州盘南电厂 、 宁海电厂二期等工 程的验算 ， 虽然低压给水管道介质流速 高导致压力 降大 ， 但对应暂态过程给水泵入 口富裕 压头最大降 落值的时间减少 ， 对除氧器瞬态反而有利 。 高压给水管道介质流速 的取值 如果偏 低 ， 将造 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 1 2 2 成高压给水管材质量增加 、 投资加大 ， 且管系对设备 的推力和力矩都加大 ， 对设备 的安全运行也是不利 的； 但是如果流速取得偏高， 则给水泵 的扬 程就会升 高 ， 运行费用会增加 ； 因此 ， 对于高压给水 流速的选 择需综合考虑。 目前 ， 世界上主要 国家对低压给水 、 高压给水的 推荐流速范围见表 1 。从表 1中可以看出 ， 对于高压 给水管道 ， 英国 G E C公司推荐值较低( 1 5 3 m s ) ， 美 国 S &L公司推荐值的上限最高( 7 6 n r s ) ， 绝大多 数 国 家 的 推 荐 值 都 在 26 m s之 间 ， 与 我 国 D L T 5 0 5 41 9 9 6 火力发 电厂汽水管道设计 技术规 定 ( 以下简称 管规 ) 推荐流速值差不多。对于低 压给水管道， 美 国 S & L公 司推荐值 的上 限最高 ( 3 4m s ) 。 2 低压给水管道管径优化 根据给水泵 、 除氧器 、 低压加热器等设备 的订货 情况 ， 对宁海二期工程低压给水管道选择 了4 个管 维普资讯 1 0 华电技术 第3 0卷 径进行了除氧器瞬态计算 ， 低压给水管道介质最高 流速不超过 3 4 m s ， 计算结果见表 2 。 从表 2中可以看出， 低压给水管道管径越小压力 降越大 ， 对应暂态过程给水泵人口富裕压头最大降落 值的时间减少， 给水置换过程加快， 暂态过程中汽泵 前置泵人 口的有效汽蚀余量增加， 在满足基本层高的 情况 下 ， 可 以 降低 除 氧 器 层 的 标 高。 与同 类 型 1 0 0 0 M W机组相比， 宁海电厂二期工程除氧器层降低 约2 m， 可以节约主厂房初投资约 1 3 5万元人民币。 3 高压给水管道管径优化 3 1 高压给水管道规格 通过改变流速， 提出了高压给水管道规格的 3 种方案以及给水再循环管道规格的 2种方案。从表 3可 以看出， 方案 3的介质流速远超过 目前世界各 主要国家推荐的流速范围， 在后续的技术经济 比较 中不予考虑。从表 4可以看出， 方案 2的给水再循 环管道的介质流速远超过目前世界各主要国家推荐 的流速范围， 因此， 给水再循环管道只考虑方案 1 。 3 2 管道阻力计算 管道阻力计算按 管规 第 6章规定的方法进 行 。管子的等值粗糙 度按 管规附表 E 2 12 “ 美国推荐的管子等值粗糙度” 选取 ， 各种管道附件 的阻力系数按 管规 附录 E 2 2 2 “ 美 国推荐的各 种管道附件的阻力系数” 选取。 表 1 世界主要国家的低 压给水 、 高压给水流速推荐值表 m s 低 给水箭道流速 汽泵 前置泉入 【 I 汽蚀余 暂态过程给水 入 f I 富裕 头最 大降落值 对应 h 值的时 t 期 问 的 凝 结 水最 大 累 积 流 ： n t ax瞬问除氧水葙I 水的烩 、 瞬间的给水泵 ( 盼胃泵) 人 I 处给水的烩值 ， 、 瞬 间 的 除 氧 器 I水 的饱 和 医 ) 1 、瞬间的给水泵 人 I 处给 水 的 饱和 硅 力 _村j应 ， 的饱和水的比容 卡 1 应 P 的饱和水的比容 下 水 管 的 f 力 降 甩负倚前除氧 器稳定 f ： 况运行时 给水泵入 f I 的仃设汽蚀余 暂态过 程 r f 1 给水 泵 ( 前置 泵 ) 入 L l 的有效汽蚀余缴 P SH r I 1s n1 2 1 7 9 3 8 2 4 4 9 3 8 2 9 2 9 3 8 3 2 4 9 3 8 h 、 11 2 01 8 20 8 1 8 9 63 2 2 1 6 0 9 3 3 5 1 4 5 9 3 7 7 ， l l ” 圳 k g k J k g k J k g 9 6 3 0 9 8 9 5 0 5 54 9 2 1 6 44 9 0 6 81 9 9 59 3 9 6 9 46 9 0 0 91 8 1 0 1 9 03 3 3 3 71 0 9 0 5 7l 3 0 48 7 2 0 5 8 3 7 4 9 6 0 9 7 4 9 2 7 2 7 4 8 4 9 2 7 4 8 0 8 9 P 1 MP a 0 7 5 59 2 0 7 6 49 9 0 7 8 63 9 0 7 9 7 5 8 P MP a 0 9 3 29 5 0 9 31 2 9 0 9 2 74 4 0 9 2 54 6 U d n l II 3 k g m k g k J a 0 ( 1 I l 2 0 0 0l l l 3 0 0 0l l 1 4 0 0 H01 l 1 5 0 0 H 0 1 1 2 4 0 0 01 1 2 4 0 0 0l 1 2 3 0 0 01 1 2 3 2 9 7 6 7 7 5 3 1 3 01 7 8 3 6 5 5 001 4 0 7 6 02 3 、 、 h m 2 5 2 0 45 3 2 5 0 4 8l l 2 4 51 29 4 2 4 0 8 361 Z H m 5 0 2 2 45 6 0 8 4 8 9 8 4l 95 9 9 4 8 9 8 5 维普资讯 第3期 唐茂平 ， 等 ： 1 0 0 0 M W 机组给水系统管径优化选择 1 1 表 3 高压给水管道管径计算结果表 表4 给水再循环管道管径计算结果表 维普资讯 1 2 华电技术 第 3 0卷 续表 经计算， 方案 1的泵组总扬程为 3 7 0 3 m， 汽动给水 泵轴功率 1 9 4 9 5 k w； 方案2的泵组总扬程为3 7 4 6 m， 汽 动给水泵轴功率 1 9 7 3 3 k W。 3 3 方案经济性比较 3 3 1 方案 比较的基本原则 通过以下 5个方面对上述 2种方案进行经济性 比较 。 ( 1 ) 管材 、 支吊架 、 保温材料、 安装费用等4个因素。 ( 2 ) 进 口阀门的价格。 ( 3 ) 给水泵的价格。 ( 4 ) 给水泵汽轮机的价格。 ( 5 ) 运行费用。 在方案 比较时 ， 未考虑管道荷 载变化对 主厂房 的影响。 3 3 2 各种费用取值 ( 1 ) 支吊架材料费用按下列方法进行估算 。 F =K n z C( 元 ) ， 式中， F 为计算管道的支吊架材料 费用 ； m 为计算 管道的钢管质量； K为支吊架材料 质量 的百分数 ； C 为支 吊架材料价格 ， 元 t 。 ( 2 ) 管道安装费用按 电力建设工程概算定额 取值。 ( 3 ) 保温材料按高温玻璃棉汁价 ， 保护层按镀锌 铁皮计价。 ( 4 ) 泵运行费用按下列方法进行估算 。 1 ) 泵组功率每增加 1 k W 时， 每年多耗煤而增加 的费用 = A Bh ( 元 ) ， 式中， F为泵组功率每增加 1 k W 时 ， 每年 因多耗煤 而增加的费用 ； A为标煤价格 ； B为供电标煤煤耗 ； h 为汽动给水泵组年利用小时数。 2 ) 累计 3 0年增加的燃煤费用( 考虑物价上涨率 及按现金折现率将其折算到索赔年 2 0 0 9年) 。 ( 5 ) 阀门价格向阀门厂商询价 。 3 3 3 管道规格方案 比较 多方案的技 术经济比较表 ( 按 2台机组) 见表 5 。从表 5可以看出 ， 方案 2比方 案 1节省初投资 7 3 4 7万元。但是 ， 方案 2由于介质流速提高后 ， 泵 扬程相应提高 ， 运行 费用增加， 累计 3 0年增加 的燃 煤费用约为 1 0 6 1 2万元 ， 且未考虑给水泵和小汽机 可能的价格增大。因此 ， 设计推荐方案 1 。 4 小 结 最终优选出的低压给水管道 、 高压给水管道 、 给 水再循环管道的规格见表 6 。 5 需要说明的其他 问题 ( 1 )在宁海 电厂二期司令图设计阶段的优化过 程中， 取 消了电动给 水泵组 ， 但为保持较好 的完整 性 ， 本文仍保留了相关部分。 ( 2 )通常认为 ， 低压给水管道管径越小压 降越 大 ， 对除氧器瞬念计算不利 ， 通过 西南 电力设计院的 漳州后石电厂 、 贵州盘南电厂、 宁海电厂二期等工程 实践来看 ， 低压给水管道管径小流速高 ， 给水置换过 程加快 ， 对应暂态过程给水前置泵入 口富裕压头最 大降落值 的时间减少 ， 暂态 过程 中汽泵前置泵入 口 的有效汽蚀余量增加 ， 在满足基本层高的情况下 ， 可 以降低除氧器层的标高， 节约主厂房初投资 ， 同时对 给水泵组的扬程的影响很小 ， 可忽略 。 ( 3 ) 对高压给水管道 ， 管规 推荐流速在 26 H l s 之 间， 在一定条件下， 可 以提高高压给水管道介 质流速， 减少高压给水管道 及管件质量 ， 减少初投 资。从 目前进 口管材 、 管件情况看 ， 价格和供货周期 受制于外方 ， 且价格有较大幅度的增长， 对煤价较低 维普资讯 第3 期 唐茂平， 等： 1 0 0 0 M W 机组给水系统管径优化选择 1 3 表 5 高压给水管道规格方案比较结果( 按 2台机组) 名 称 管材 管道规格 介质流速 ( m s ) 执行标准 ( 下转 第 2 1页) 维普资讯 第 3期 安普亮 ： l 0 0 0M W 超超临界空冷发电机组选型及现状分析 2 1 以上。由此可见 ， 选择 同容量的发电机组 ， 2台l 0 0 0 MW 空冷机组 比湿冷机 组可节水 约 3 6 0 0 IT I h ， 全 年节约用水约 2 5 0 0万 m 。 l 0 0 0 MW 超超临界机组 在环 境保 护方 面也 具 有明显的优势。由于其发 电煤耗低 ， 同步建设 脱硫 和脱硝装置， 其 S O 、 烟尘、 N O 和灰渣的排放量均 明显减少 ， 从而减轻了对当地生态环境的损害。 l 0 0 0 M W 超超 临 界机组 效率 高 ， 发 电煤 耗 仅 2 8 l ( k W h ) ， 远低 于全国平均煤耗。在煤价 上 涨 、 环保压力不断加大的情况下 ， 具有较强的市场竞 争力 。不同技术等级空冷发电机组设计标准煤耗对 比情况见表 l 。 表 1 不同等级空冷机组设计标准煤耗对 比 6 0 0 MW 6 0 0 MW l 0 0 0MW 指 标 临 界超临界 超超临界 临 界超临界 超超临界 l 9 2 6 ( k W h ) ， 在 同等 发 电量 的 情 况下 ， 采 用 21 0 0 0 MW 超超临界空冷发 电机组的节煤效果 明 显 ， 经测算比 36 0 0 M W 亚临界空冷机组节约标煤 约 2 0万 t 年。 6 结束语 ( 1 ) 我国 l 0 0 0 M W 超超 临界湿 冷机组 技术和 6 0 0 MW 空冷机组技术 已经成熟 ， 均有 良好的运行业 绩。采用1 0 0 0 MW 超超 临界湿冷机组 的高 中压缸 模块与 6 0 0 MW 空冷汽轮机 的低压缸模块进 行组 合 ， 形成 四缸 四排 汽的 l 0 0 0 MW 超 超临界空冷机 组 ， 在技术上是可行的。 ( 2 ) l 0 0 0 M W 超 超临界 空冷机组节水效 果 明 显 ， 同步建设脱硫和脱硝设施 ， 机组 s O 、 烟尘 、 N O 和灰渣 的排放量均明显减少， 符合国家的产业政策。 ( 3 ) 1 0 0 0 MW 超 超临界机组高效节煤 ， 具有极 强的市场竞争力 ， 其建设步伐可适当加快。 参考文献 ： 1 朱军 ， 王运 泽 1 0 0 0MW 超超 临界 直接空冷 机组可行性 和与经济性探讨 J 中国电力， 2 0 0 7 ， 4 0 ( 7 ) ： 81 1 ( 编辑 ： 白银雷) 由表 l 可知， l 0 0 0 MW 超超临界空冷机组 的发 作者简介： 电标准煤耗比 6 0 0M W 超临界空冷机组降低 了7 7 7 安普 亮( 1 9 6 9 一 ) ， 男， 山东 曹县人， 华电宁夏灵武发电 有限 公司 ( k W h ) ， 比 6 0 0 MW 亚 临界 空冷 机 组 降低 了 副总经理， 高级工 程师， 从事大容量发电 机组生产管 理方 面的 工作。 ( 上接 第 1 3页) 的工程项 目而言 ， 高压给水管道可 以取用较高的流速来以到节省初投资的 目的。 致谢 ：本文在编写的过程 中， 引用了浙 江国华 宁海电厂二期 2l 0 0 0 MW 扩建工程司令 图设计专 题报告及成品中的部分数据和材料 ， 在此表示感谢 ! 参考文献 ： 1 朱瑾， 唐茂平 高压给水管道规格优化专题报告 R 成都： 西南电力设计院， 2 0 0 6 ( 编辑 ： 刘芳 ) 作者简介 ： 唐茂平( 1 9 6 9一) ， 男 ， 四川乐 至人 ，西 南电力 设 汁院高级 工程 师 ， 从事火力发电厂热机专业的设计 和技术管理工作。 王斌( 1 9 6 6一) ， 男 ， 重庆 江津 人， 西南 电力设 汁院副总 工程师 ， 教授级高级T程 师， 从 事火 力发 电厂 热机 专业 的设 计和技 术 管理 工作 维普资讯