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關于凝結水調(diào)節(jié)閥的工作壓差與安裝位置
發(fā)布于：2019/11/6 8:48:53 點擊量：232
作 者： 中南電力設計院 徐傳海
摘 要： 本文由計算結果得知，配定速凝結水泵的凝結水調(diào)節(jié)閥具有閥前壓力和工作壓差隨機組負荷降低而增加的運行特點，可將凝結水調(diào)節(jié)閥設在凝結水泵與精處理裝置之間的凝結水主管道上。這樣，可降低凝結水精處理裝置的運行壓力、汽機軸封蒸汽冷凝器的水側壓力，降低對凝結水調(diào)節(jié)閥小流量時的調(diào)節(jié)要求，降低凝結水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的工作壓差和噪音，防止凝結水再循環(huán)管道振動，提高凝結水系統(tǒng)的可靠性并降低費用。
1 前言
眾所周知，火電機組設計時凝結水系統(tǒng)均選用定速凝結水泵。當機組負荷減少（或增加）時，凝結水泵的揚程隨之增加（或減少），而凝結水從熱井至除氧器的流動阻力與滑壓運行的除氧器壓力隨之減少（或增加），增減方向相反，凝結水系統(tǒng)有“多余”的壓差，需要在凝結水管道上設調(diào)節(jié)閥以消耗此壓差。
我國早期設計的火電機組，按前蘇聯(lián)模式將調(diào)節(jié)閥設在靠近除氧器的凝結水管道上，在學習EBASCO設計技術之后，調(diào)節(jié)閥改設在凝結水再循環(huán)接口（汽機軸封蒸汽冷凝器后）與汽機末段抽汽加熱器之間的凝結水管道上。這樣，機組運行時低壓加熱器水側壓力低，可延長低壓加熱器的使用壽命，并降低汽機進水的可能性。
那么，凝結水調(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引進型機組，汽輪機為上海汽輪機廠制造。凝結水由凝汽器的熱井依次流經(jīng)兩臺互為備用的凝結水泵、凝結水精處理裝置、汽機軸封蒸汽冷凝器、凝結水再循環(huán)接口、凝結水調(diào)節(jié)閥、四臺低壓加熱器至除氧器。
凝結水泵為上海KSB公司制造，型號為NLT350-400×6，經(jīng)濟工況的流量為780t/h，揚程為294mH2O。所配電動機為6kV，1000kW，轉(zhuǎn)速1480r/min。
熱井至凝結水泵的管道為φ630×7mm的電焊鋼管，凝結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
計算凝結水調(diào)節(jié)閥的工作壓差時所用的主要數(shù)據(jù)及結果見表3-1。在表3-1中，加熱器等設備的局部阻力系數(shù)由廠家提供的壓降及TMCR工況所對應的凝結水量求得，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的凝結水泵進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引進型亞臨界機組投運精處理裝置的時間相當短，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引進型機組凝結水調(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%負荷 | 80%負荷 | 75%負荷 | 50%負荷 | 18%負荷 | ||
發(fā)電功率 | 查汽機熱平衡圖 | MW | 320 | 320 | 267 | 240 | 225 | 150 | 54 |
流量 | 查汽機熱平衡圖 | t/h | 736.6 | 736.6 | 607.5 | 548.2 | 515.2 | 361.4 | 169.9 |
凝結水密度 | 查表 | kg/m3 | 994.7 | ||||||
2.凝結水泵入口段壓降； | |||||||||
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.凝結水泵出口段壓降； | |||||||||
管道內(nèi)徑 | mm | 309 | |||||||
除氧器噴頭壓降（估?。?/span> | 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 | |||||||
設備阻力系數(shù) | 140.88 | 108.11 | |||||||
設備總壓降 | 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 | |
揚程 | 查凝結水泵曲線 | 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，凝結水調(diào)節(jié)閥閥前的工作壓力隨著機組負荷的降低而增加，凝結水調(diào)節(jié)閥的工作壓差隨著機組負荷的降低而增加。300MW機組凝結水調(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機組凝結水調(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機組凝結水再循環(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，機組降負荷運行時，凝結水調(diào)節(jié)閥的閥前壓力增加，凝結水精處理裝置的樹脂易破碎，汽機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。若將凝結水調(diào)節(jié)閥移至凝結水泵與精處理裝置之間的凝結水主管道上，可使300MW機組的凝結水精處理裝置的壓力與汽機軸封蒸汽冷凝器的水側壓力降低0.7~2.8MPa。這樣，不僅延長樹脂的使用壽命，降低運行費用，而且提高汽機軸封蒸汽冷凝器的可靠性，還能減小凝結水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的工作壓差。因此，凝結水調(diào)節(jié)閥宜設在凝結水泵與精處理裝置之間的凝結水主管道上。
凝結水調(diào)節(jié)閥移至精處理裝置上游后，一旦去除氧器的凝結水量小于凝結水泵的最小流量和汽機軸封蒸汽冷凝器的最小流量之大者時，凝結水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥就投入運行，使凝結水調(diào)節(jié)閥的最小流量等于凝結水泵的最小流量和汽機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機組凝結水的最小流量一般不低于230t/h，凝結水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥投運時的閥前壓力約為0.5MPa（a），工作壓差約為0.4MPa，比常規(guī)設計約低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水再循環(huán)管道振動。
5 結束語
在凝結水系統(tǒng)配定速凝結水泵的情況下，凝結水調(diào)節(jié)閥具有閥前壓力和工作壓差隨機組負荷降低而增加的運行特點，可將凝結水調(diào)節(jié)閥設在凝結水泵與精處理裝置之間的主凝結水管道上。這樣，可降低凝結水精處理裝置的運行壓力、汽機軸封蒸汽冷凝器的水側壓力，降低對凝結水調(diào)節(jié)閥小流量時的調(diào)節(jié)要求，降低凝結水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥的工作壓差和噪音，防止凝結水再循環(huán)管道振動，提高凝結水系統(tǒng)的可靠性并降低費用。
就300MW機組而言，若將凝結水調(diào)節(jié)閥設在凝結水泵與精處理裝置之間的主凝結水管道上，凝結水精處理裝置的壓力與汽機軸封蒸汽冷凝器的水側壓力可降低0.7~2.8MPa，對應凝結水再循環(huán)調(diào)節(jié)閥投運時的閥前壓力約為0.5MPa（a），工作壓差約為0.4MPa，比常規(guī)設計約低2.8MPa。
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