大容量高参数火电机组给水管道优化分析

发表时间：2017-11-03T15:47:27.027Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：衡攀

[导读] 摘要：本文根据国内一些投运电厂的实际运行情况，结合国内外大容量、高参数机组的先进设计经验，对低压给水管道的规格进行多方案技术经济比较，在保证低压给水管道流速和除氧器暂态过程汽泵前置泵不发生汽蚀的前提下，进一步优化降低主厂房除氧器层楼面标高；对高压给水管道的规格进行多方案技术经济比较，在初投资和电厂运行费用之间找到平衡点，以进一步达到节省初投资的目的。

（华西能源工业股份有限公司）

摘要：本文根据国内一些投运电厂的实际运行情况，结合国内外大容量、高参数机组的先进设计经验，对低压给水管道的规格进行多方案技术经济比较，在保证低压给水管道流速和除氧器暂态过程汽泵前置泵不发生汽蚀的前提下，进一步优化降低主厂房除氧器层楼面标高；对高压给水管道的规格进行多方案技术经济比较，在初投资和电厂运行费用之间找到平衡点，以进一步达到节省初投资的目的。

关键词：除氧器布置层高；汽蚀余量

1 前言

在火电厂的设计过程中，电厂除氧器的安装高度的优化选取和高压给水管道规格的优化选取，对于节约工程的初投资，降低工程造价具有重要的意义。

电厂除氧器的安装高度，一般取决于主厂房的基本布置层高和机组甩负荷时除氧器暂态过程富裕压头最大降落值的计算结果。而除氧器暂态计算结果，则和低压给水的管径有关。因此，在满足主厂房基本层高的情况下，可通过对低压给水管道的规格进行多方案技术经济比较，来进一步降低除氧器层的标高，从而节约主厂房初投资。

对于大容量高参数火电机组，诸如600MW、1000MW等级的超临界或超超临界机组，其高压给水管道的管材、管件均采用进口产品。从目前进口管材、管件的市场情况来看，价格和供货周期经常受制于外方，且价格也有较大幅度的增长，因此，对煤价较低的工程项目而言，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重量，从而达到节省初投资的目的。

本文结合作者对国内外600MW、1000MW等级超超临界机组的设计经验，对低压给水管道和高压给水管道的规格优化问题进行研究和分析。

2 低压给水管径的优化

2.1 低压给水管径优化概述

在火电厂的设计过程中，对机组甩负荷时除氧器暂态过程富裕压头最大降落值的计算是非常重要和关键的，这决定了电厂除氧器的安装高度，以及汽动给水泵前置泵是否能安全可靠的运行，即要保证汽泵前置泵不发生汽蚀。在工程设计中，如果能通过技术经济比较和优化，从而降低除氧器的安装高度，对于节约工程的初投资是非常明显的，也是非常有必要的。

根据以往工程经验，通常认为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，对除氧器暂态过程不利。然而通过作者对大量工程的验算发现，虽然低压给水管道管径越小，介质流速增高，会导致管道压降增大，但是随着管径的减小，也减小了高温水的存量，使换水速度加快，减少了换水时间，从而使暂态过程中除氧器富裕压头最大降落值△Hmax减小，对除氧器暂态反而有利。因此，在工程设计中，应对低压给水系统管道的规格进行优化，合理选择布置方式，以降低除氧器的安装高度，从而减少工程的初投资费用。

2.2 方案经济性比较

2.2.1 方案比较的基本原则

低压给水系统方案比较的基本原则是：结合同类工程的经验以及具体工程主厂房的具体布置情况，提出不同除氧器安装层标高的方案，然后对每一个方案，通过控制低压给水管道的介质流速来改变低压给水管道管径，计算出每个方案下不同管径的暂态过程富裕压头最大降落值，然后优化出除氧器安装层的标高及低压给水管道的管径。

2.2.2 除氧器暂态过程汽泵前置泵富余汽蚀余量的计算公式

汽泵前置泵不发生汽蚀的条件是前置泵入口的有效汽蚀余量必须大于前置泵本身必须的汽蚀余量，其取决于吸入管道系统和泵本身的特性。除氧器暂态过程中汽泵前置泵的富余汽蚀余量可按照下面的公式计算：

△NPSH＝（Hj－H△P－NPSHr）－△Hmax

＝NPSH－△Hmax

式中：

△NPSH－暂态过程中前置泵入口的富余汽蚀余量，单位：mH2O；

NPSH－除氧器稳定工况运行时前置泵入口的富余汽蚀余量，单位：mH2O；

Hj－除氧器水箱计算水位到给水泵中心线的静水压，单位：mH2O；

H△P－除氧器下水管道的阻力，单位：mH2O；

△Hmax－暂态过程中前置泵入口富裕压头最大降落值，单位：mH2O；

NPSHr－给水泵前置泵本身的必须汽蚀余量，单位：mH2O。

由上式可以看出，暂态过程中要保证汽泵前置泵不汽蚀，△NPSH必须大于0，即由除氧器安装高度产生的静水压，除了要满足前置泵本身必须的汽蚀余量和克服下水管道的阻力外，还要满足暂态过程中产生的富裕压头下降值。式中，除氧器下水管道阻力的计算与下水管的规格、长度、布置方式有关；前置泵本身必须的汽蚀余量由水泵厂提供，和泵本身的性能、结构有关；而除氧器暂态过程中产生的富裕压头下降值与下水管的管径、长度，及除氧器水箱容量、除氧器工作压力，低加及其连接凝结水管道的存水量等诸多因素有关。所以，低压给水系统管道的规格、长度、布置方式，及除氧器的安装高度对于前置泵的安全运行、不发生汽蚀非常关键。

2.2.3 方案比较的取值

2.2.

3.1 除氧器安装层标高的选取

以某1000MW超超临界机组为例，目前国内工程主厂房除氧器安装层的标高一般多为34m～35m（相对于主厂房0米的标高），如国电