火电厂主蒸汽和再热蒸汽系统压降分析研究

火电厂主蒸汽和再热蒸汽系统压降分析研究
李延雷;刘静茹
【摘要】This paper uses the analysis caculation software of American AFT fluid to optimize the pressure drop of the main steam, re-heat steam of a 1000MW unit, and by optimizing the pipe size, using simmer curved tube, reducing the length of the pipeline and other measures, and the technical and economic comparison, puts forward the best choice of piping specifications.%本文采用美国AFT流体分析计算软件,对某1000MW机组的主蒸汽、再热蒸汽系统管道的压降进行优化,通过优选管道规格、选用煨弯弯管、减少管道长度等措施,并经技术经济比较,提出了最佳的管道选择规格.
【期刊名称】《价值工程》
【年(卷),期】2017(036)028
【总页数】2页(P133-134)
【关键词】火电厂;主蒸汽和再热蒸汽系统;压降
【作者】李延雷;刘静茹
【作者单位】山东电力工程咨询院有限公司,济南 250013;山东电力工程咨询院有限公司,济南 250013
【正文语种】中文
【中图分类】TM621.7
在火电厂设计中，主蒸汽及再热蒸汽系统的压降是一项重要的性能考核指标。

合理优化主蒸汽及再热蒸汽系统的压降，对于机组的设计和运行都有极为重要的意义[1-3]。

众所周知，在其它边界条件相同的条件下，提高汽机主汽门的进汽压力可以降低机组的热耗率、提高机组的热效率。

因此，在主机招标选型阶段确定汽机的进汽参数就显得格外重要，特别是对超临界机组及超超临界机组；另一方面，在主机已确定的前提下，通过优化四大管道、特别是主蒸汽管道和再热蒸汽管道的规格及其附件形式，也可以再提高机组的热效率。

根据山东电力工程咨询院1000MW机组与主机厂配合的经验，主蒸汽压力每提高1MPa可以降低热耗0.2%左右。

若锅炉出力压力不变，减少主蒸汽管道压降，则汽机入口压力将提高，汽机热耗可降低。

再热系统压降的大小对汽轮机热耗的影响较为明显，若再热系统压降由9%降低为7%，热耗可降低约0.25%。

2.1 降低压降采取的措施
管道压降是指管道流动阻力、动能变化、重力势能变化之和，其中流动阻力包括沿程摩擦阻力和局部阻力。

降低管道压降可提高机组的热经济性，多发电，进而提高电厂的运行经济性。

本文为了降低主蒸汽系统、再热系统的压降，采取了以下措施：①合理地选择主蒸汽及再热蒸汽系统的管道规格。

在相同流量下，管道的内径越大，压降越小。

因此，适当增大管道内径是降低压降的最有效方法。

但主蒸汽和再热蒸汽管道均为合金钢材料，价格高，增大管道内径必然增加初投资。

因此，应进行多方面综合技术经济比较，合理选择主蒸汽和再热蒸汽管道规格。

②优化主蒸汽、再热热段、再热冷段管道长度。

管道的沿程阻力和管道的长度有直接的关系，因此，本工程经过合理优化主厂房设备管道布置，减小汽机房，除氧间，煤仓间和炉前通道尺寸，减少四大管道长度，
既降低了管道阻力，又节省了初投资。

③采用内径管道，选择合适的管道粗糙度。

在阻力计算中，管道的等值粗糙度对沿程阻力影响较大，而不同工艺生产的管道其等值粗糙度是不同的。

本工程主蒸汽、再热蒸汽管道选用进口欧美的控制内径管，其等值粗糙度ε＝0.0457mm，和前苏联标准规定的ε＝0.2mm相比，使得管道的阻力大大降低。

④在主蒸汽管道上不装设流量测量喷嘴，降低主蒸汽管道压降。

⑤优化选用Y型三通、弯管，以降低局部阻力。

根据布置，除了汽机进口第一个弯头处布置比较紧张，无法采用弯管外，主汽和热段的其它弯头均优化为弯管。

本工程优化后的弯管规格数量详见表1。

2.2 压降计算
在管道规格选型时，采取给定管径，计算热耗变化值（折算至年燃煤费用差值），同时，计算管道规格（折算管道初投资差值），综合比选后，选择经济最优化的管径。

另外，比较了采用弯管技术后的收益情况。

冷段管道比热段管道费用低，故适当提高冷段管道的管径对增加投资影响不大，却可以明显降低再热系统的阻力。

本文根据工程实际情况，采用先进的美国AFT流体计算软件，计算以TMCR工况为例进行压降计算。

3.1 主汽系统压降技术经济分析
主蒸汽系统经过管径优化、布置优化、弯管替代弯头优化后，管道阻力大为降低。

从表2中可以看出，主蒸汽管道优化后的阻力为0.553MPa，占汽机主汽门的额定压力的1.98%。

这样保持汽机主汽门的额定压力不变，可以降低锅炉过热器出口压力，降低给水泵的出口压力，能够节省给水泵的能耗。

表2是主汽管道的阻力计算结果，我们进行了大量的必选，最终选择了
ID356×100规格的主汽管道，并采用弯管技术。

3.2 再热蒸汽系统压降技术经济分析
再热系统经过管径优化、布置优化、弯管替代弯头优化后，管道阻力大为降低。

从表3中可以看出，再热系统压降降低比较明显，整个系统压降为0.149MPa，占
高压排汽口压力的2.45%。

热段管道也采用弯管技术，冷段管道增大了管径，最终选取规格为：热段管道
ID711×57，冷段管道φ1219×45。

整个再热系统的压降优化为5.95%，与常规
电厂的8%的压降比较有较好的经济效益，见表3。

通过以上的论述和比较可知：
①按照推荐规格以及采取的压降优化措施，在TMCR工况下，主蒸汽管道的压降
为0.553MPa，为汽轮机额定进汽压力（28MPa（a））的1.98%；再热系统的压降为0.149MPa，为汽轮机高压缸排汽压力（6.079MPa（a））的5.95%，均满
足《大中型火力发电厂设计技术规范》的要求。

②推荐主蒸汽管道、再热热段管道采用煨弯弯管的方案，既能能降低机组运行费用，提高电厂机组效率，达到节能的目的，同时也有利于管道的安全运行。

③本工程经优化后推荐的主蒸汽管道，再热热段管道，再热冷段管道的规格，不但压降能满足要求，而且经济性最好。

主蒸汽管道压损优化至1.98%，汽机热耗可
降低约13.5kJ/（kW·h），节省标煤耗约0.491g/（kW·h），20年总收益约3022.6万元；整个再热系统的总压降优化至5.95%后，汽机热耗可降低约9kJ/（kW·h），节省标煤耗约0.33g/（kW·h），20年总收益约1738.8万元。

【相关文献】
[1]DL/T5366-2006，火力发电厂汽水管道应力计算技术规定[S].2007：10-12.
[2]GB50660-2011，大中型火力发电厂设计规范[S].2011：45.
[3]杨俊波，胡训栋，周广杰.1000MW级超超临界火力发电厂再热蒸汽系统管道规格的优化[J].电站系统工程，2011，27（6）：26-28.。