主要汽水管道系统的设计压力和温度说课讲解

1、精品文档主要汽水管道系统的设计压力和温度1 范围本导则依据火力发电厂汽水管道设计技术规定DL/T5054 1996 的规定，提出了确定火力发电厂有关系统的设计压力和温度的原则和方法。同时参考了动力管道ASME B31.1 的原则。每一管道系统的设计压力 （表压） 和温度应根据其预期的最高运行内压和温度来确定，同时还应包括适当的裕度， 以应付运行中出现的瞬态工况、 偏离预定的运行特性和/或控制变量（即压力和温度）的仪表测量容差。3主要设计准则3.1主蒸汽管道（1）定义主蒸汽是锅炉里产生的新蒸汽。主蒸汽系统的管道主要包括从锅炉出口到汽轮机主汽门接口的管道、到其他设备如锅炉给水泵驱动汽轮机（若配备有

2、高压蒸汽进汽阀）和汽机轴封系统的支管、以及直到和包括最后一只截止阀/关断阀在内的仪表管、放气管和疏水管。 当施工图设计中，锅炉给水泵驱动汽轮机主蒸汽进汽管道等主蒸汽系统支接的管道划作单独的卷册设计时，截止阀/关断阀及以前的管道设计压力、温度仍应按主蒸汽系统规定取用。（ 2） 设计压力管道设计压力系管道设计压力系指管道运行中内部介质工作压力与温度耦合时最严重条件下的压力。最严重条件应为管子强度计算需要最大厚度及最高公称压力时的参数。主蒸汽管道的设计压力可按以下规定选取：亚临界和超临界机组， 主蒸汽管道的设计压力可取用锅炉最大连续蒸发量下过热器出口的工作压力。超超临界机组，主蒸汽管道的设计压力可取

3、用主汽门进口处设计压力的105（主汽门入口处设计压力为汽轮机额定进汽压力的105% ）或取用主汽门进口处设计压力加锅炉过热器出口至主汽门的管道压降，二者取大值。符合 IEC 标准 (60045-1 ，1991，MOD) 的汽轮机， 只要保持12 个月平均值不超过额定值，就允许主蒸汽系统超压5运行，使汽机处于最大连续出力时可保持调节汽门全开（ VWO ），主汽调门无节流损失经济性最佳。但由于提高了最大工作压力，使锅炉、汽机及主汽系统设计压力提高，增加了投资，这种做法现已不取。当存在（VWO 5精品文档精品文档OP）的情况时，以下VWO 处可代以（ VWO 5 OP）。（3）设计温度设计温度系指管

4、道运行中内部介质的最高工作温度。取用锅炉过热器或再热器出口蒸汽额定工作温度加上锅炉正常运行时允许的温度偏差。温度偏差值可取用5。（ 4） 补充说明a. 主蒸汽管道的设计压力应不大于锅炉制造厂的过热器出口联箱设计压力。b. 以上规定不适用于燃机电厂，燃机电厂主蒸汽设计压力和温度的规定与常规火电机组不同，既要满足 B31.1 的要求又要满足制造厂的要求。 B&V 设计的金陵燃机电厂主蒸汽设计压力和温度取值实例：根据 ASME B31.1 规程规定，该系统管道的设计（最大）压力为热平衡中最高主汽工作压力(保证工况 100% 负荷 )加 172kPa圆整后得出，设计温度为最高主汽工作温度 (保证工况

5、75%负荷 )加5.6圆整后得出。 根据 GE规程规定 ,该系统管道的设计（最大）压力为热平衡中最高主汽工作压力的1.07 倍。设计（最大）温度为热平衡中最高主汽工作温度加 8.3。根据 ASME B31.1 计算出的设计压力为10.20 Mpa(a) ，设计温度为 574，小于GE公司提供的设计压力10.695Mpa(a) 和设计温度574.9，因此设计参数取用：设计压力10.695Mpa(a) 和设计温度 574.9。3.2再热蒸汽管道系统（1）定义高温再热蒸汽是指再热器出口的高温蒸汽（它来自汽机高压缸排汽或第一级再热汽机），其压力接近于汽机高压缸（或第一级再热汽机）的排汽压力减去低温再热

6、管道和再热器的压降。 高温再热蒸汽系统包括再热器出口至再热汽轮机主汽门的全部管道，并包括支管（如有的话）和到最后一只截止阀为止的放气管、疏水管和仪表接管。低温再热蒸汽是汽轮机高压缸的排汽或是两次再热汽轮机的第一级再热汽轮机的排汽，其在锅炉的再热器中再热后回到再热汽轮机中进一步膨胀，从而改善电厂的热力循环效率。低温再热蒸汽系统包括内部处于或接近于汽轮机排汽参数的低温再热蒸汽的全部管道，包括从汽轮机排汽接口到锅炉再热器进口的全部管道和全部支管，但不包括供汽到给水加热器的支管，该支管应按后面所论述的抽汽系统的设计导则进行设计。当施工图设计中低温再热汽管支接向辅助蒸汽系统供汽时，截止阀/ 关断阀及以前

7、的管道设计压力、温度仍应按低温再热蒸汽系统规定取用。（2）设计压力取用汽轮机最大计算出力工况下高压缸排汽压力的1.15 倍。高温再热蒸汽管道，精品文档精品文档可减至再热器出口安全阀动作的最低整定压力。汽轮机最大计算出力工况，门全开（简称VWO ）工况。（3）高温再热蒸汽管道设计温度取用锅炉再热器出口蒸汽额定工作温度加上锅炉正常运行时允许的温度偏差。偏差值可取用5。系指调节汽温度（ 4） 低温再热蒸汽管道设计温度a) 取用汽轮机最大计算出力工况下高压缸排汽参数，等熵求取在管道设计压力下的相应温度，一般适用于日本、美国技术机型。b) 如制造厂有特殊要求时， 该设计温度应取用可能出现的最高工作温度，

8、 一般适用于 Siemens 和 ALSTOM 高压缸有特殊设计特点的欧洲机型。c) 当机组采用 100% 容量并带安全阀功能的高压旁路系统时，且锅炉过热器出口不再设安全阀和 PCV 阀时， 低温再热蒸汽管道从高旁出口至低温再热器入口管道的设计温度应考虑锅炉给水泵跳闸， 100%高压旁路无减温水时的工况。(5) 补充说明如所购锅炉的再热器进口设计工况高于按设计准则确定的工况，则设计低温再热管道时应采用锅炉制造厂的再热器进口设计工况，除非采用确定的较低的设计工况能选用较薄的管壁。 在这种较低的设计工况下，再热器的安全门应重新整定以保护低温再热管道和 /或改变再热器的设计工况，使之与低温再热管道的

9、设计相配合并有可能降低锅炉的价格。如所购锅炉的再热器的设计工况低于按设计准则确定的工况，且不具备应付运行瞬态工况和性能容差所需的最小设计裕度的话，则应把再热器的设计工况提高，如实际的再热器设计工况仍是可接受的，则采用该工况来设计低温再热系统。如同低温再热管道设计工况的情况一样，假定再热器的出口设计工况是按照设计准则确定的。 如不符合， 则在确定高温再热管道的设计工况时，可应用确定低温再热管道设计工况时的类似规定。3.3高压给水管道（含中压给水管道）（1）定义锅炉给水是被给水泵升压至最终压力的汽水循环中的凝结水， 该最终压力是供水给处于额定运行工况的锅炉装置所必须的。 高压给水系统包括承受给水泵

10、出口压力 （减去沿给水流程中的管道阻力损失和设备压降） 的全部管道。 它包括从给水泵出口到锅炉进精品文档精品文档口的给水管道，到最后一只截止阀为止的给水泵再循环管，通到主蒸汽减温器的支管，到最后一只截止阀的放气和疏水管、仪表接管等。如锅炉给水系两级升压， 并用 前置泵作为其第一级时， 则前置 泵的出口管道和与之相连的支管 也可另列 为中压给水系统 的一 部份。（2）设计压力管道设计压力系指管道运行中内部介质最大工作压力。对于水管道， 设计压力的取用，应包括水柱静压的影响；当其低于额定压力的3时，可不考虑水柱的影响。非调速给水泵出口管道，从前置泵到主给水泵或从主给水泵至锅炉省煤器进口区段，设计压

11、力分别取用前置泵或主给水泵特性曲线最高点对应的压力与该泵进水侧压力之和；调速给水泵出口管道，从给水泵出口至关断阀的管道，设计压力取用泵在额定转速特性曲线最高点对应的压力与进水侧压力之和；从泵出口关断阀至锅炉省煤器进口区段，取用泵在额定转速及设计流量下泵提升压力的1.1 倍与泵进水侧压力之和。以上高压给水管道压力，应对水泵特性曲线的数值按进水工作温度对压力修正。中压给水管道设计压力可同样按照以上原则确定。（3）设计温度高压给水管道设计温度取用高压加热器后高压给水的最高工作温度。通常取末级高压加热器出口高压给水温度，它可由汽机最大出力工况（VWO ）的热平衡中求取并圆整，提高到最近的一个整数温度值

12、。给水泵出口至关断阀的管道，设计温度可取用给水泵出口最高工作温度（包括给水在给水泵中温升）。中压给水管道设计温度通常为：对于定压除氧系统，取用除氧器额定压力对应的饱和温度；对于滑压除氧系统，取用汽轮机最大计算出力工况下1.1 倍除氧器加热抽汽压力对应的饱和温度。3.4减温水管道附图 3.4-1 、 3.4 2 对应主蒸汽和再热蒸汽系统的减温水管系统。（ 1）主蒸汽的减温水管道主蒸汽的减温水管道，从给水泵出口到减温装置前的逆止阀，（图 3.4-1 中 C 部份），其设计压力、 设计温度应等于高压给水管道的设计参数。 对减温水取自给水泵增压级出口的情况， 则设计压力要增加增压级的关断压头。 而设计

13、温度等于高压给水管道设计温度。精品文档精品文档自减温装置前的逆止阀至锅炉的部份（图3.4-1 中 D 部份）设计参数按锅炉设计，可从锅炉制造厂处取得。图 3.4-1典型的主蒸汽减温水管道示意图精品文档精品文档图 3.4-2 典型的低温再热减温水管道示意图(2) 再热蒸汽系统的减温水管道再热蒸汽系统的减温水管道，从给水泵抽头出口到减温装置前的关断阀（图 3.4 2中 E 部份），其设计压力计算中应计及锅炉给水泵抽头前部份的关闭压头。设计温度等于高压给水管道设计温度。减温装置前的关断阀（图3.42 中 F 部份），其设计压力等于E 部份的设计压力，而设计温度等于低温再热蒸汽管道的设计温度。减温装置

14、至关断阀（图3.4 2 中 G 部份），其设计参数应随低温再热蒸汽系统。3.5给水再循环管道给水再循环管道各部份的设计参数选择和减温水管道相类似。（1）设计压力当采用单元制系统时，进除氧器的最后一道关断阀及其以前的管道，取用相应的高压给水管道的设计压力；其后的管道，对于定压除氧系统，取用除氧器额定压力；对于滑压除氧系统，取用汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1 倍。当采用母管制系统时，节流孔板及其以前的管道，取用相应的高压给水管道的设计压力；节流孔板后的管道，当未装设阀门或介质双出路上的阀门不可能同时关断时，取用除氧器的额定压力。（2） 设计温度对于定压除氧系统， 取用除氧器额定

15、压力对应的饱和温度； 对于滑压除氧系统， 取用汽轮机最大计算出力工况下 1.1 倍除氧器加热抽汽压力对应的饱和温度。3.6汽轮机抽汽管道（1）定义抽汽是指从汽轮机抽出的用于回热给水加热、驱动辅助设备的汽轮机用的蒸汽和/或其他辅助用途的蒸汽，汽轮机抽汽可以是一级或多级，分别从汽轮机中抽出，这取决于给水加热的级数和其他辅助用途的要求。用于辅助用途的抽汽通常是从某一级供给水加热用的汽轮机抽汽连接管中引出，其蒸汽状态适合于某一特定的辅助用途。抽汽系统包括从汽机抽汽接口到各个相应的设备精品文档精品文档（给水加热器、 热交换器等） 接口的全部管道， 包括从低温再热管道到用低温再热蒸汽加热的给水加数器的支管

16、和到最后一只截止阀为止的放气管、疏水管和仪表接管。（2）设计压力非调整抽汽管道，取用汽轮机最大计算出力工况下该抽汽压力的1.10.1MPa；调整抽汽管道取其最高工作压力。最高工作压力应和汽机厂配合确定。倍，且不小于（ 3）设计温度非调整抽汽管道， 取用汽轮机最大计算出力工况下抽汽参数，等熵求取管道在设计压力下的相应温度；调整抽汽管道，取用抽汽的最高工作温度。3.7背压汽轮机排汽管道（ 1） 定义背压汽轮机排汽是指汽轮机不设凝汽器时汽机排汽缸末级排出的蒸汽，用于供热（工业用汽或采暖等） 。排汽管道从汽机排汽缸接口开始一直到供热母管。（2）设计压力取其预期的各种运行工况中可能出现的最高工作压力，加

17、上合理的裕度，以备在预期的最大运行工况， 瞬态工况和控制容差等情况下压力变动之需。 接入供热母管的关断阀之前的管道， 通常由汽机制造厂配供安全阀， 以防关断阀关闭后管道超压， 排汽管道（包括关断阀）设计压力应等于安全阀最低整定压力。（3）设计温度取其预期的各种运行工况中可能出现的最高工作温度， 按排汽参数等熵求取管道在设计压力下的最高温度。3.8辅助蒸汽管道（1） 定义辅助蒸汽指是辅助用途而非直接生产（发电或给水加热）的蒸汽， 如空气预热、烟气再热、燃料油加热、燃料油雾化、吹灰、采暖、射汽抽气器等用的蒸汽。它可来源于锅炉、汽机抽汽或单独的外界来源（如辅助锅炉）。辅助蒸汽系统可根据电厂辅助蒸汽的

18、需求由一个或几个支系统组成，每个支系统可有其不同的运行和设计条件。（ 2） 设计压力各特定的管道支系统的设计压力应等于辅助汽源管道或与该支系统连接的设备的精品文档精品文档设计压力。如果辅助蒸汽系统中有压力控制阀， 阀后压力降低到低于汽源压力水平， 且阀后管道上装有适当大小的安全阀或压力释放阀， 则压力控制阀后面的管道可按较低的压力设计，该压力应等于运行压力加上适当的裕度， 后者是应付瞬态工况和控制容差所引起的压力变动。这样的安全门和释放门应整定在管道设计压力下动作。（ 3） 设计温度各特定的支系统管道的设计温度应等于辅助汽源管道或与该支系统连接的设备的设计温度。如支系统的一部分系按一较低的压力

19、设计（如前所述在减压阀之后） ，则设计温度应按辅助汽源设计焓值（节流等焓）和该管段的设计压力来求取。3.9低压给水管道（1） 定义低压给水管道是指从除氧给水箱引出经加热到饱和除氧的凝结水管道，从水质的角度它已满足锅炉给水要求，为与除氧器前的管道区分，这类管道称为低压给水管道，它包括：锅炉给水泵或锅炉给水前置泵入口管道，低压给水经升压后供锅炉所需；接到凝汽器，作为控制整个回热系统中水量的放水管路；除氧器再循环管道，将除氧给水箱的给水经 除氧给水循环水泵升压后回到除氧器前的凝结水管路中，供循环加热， 提高起动时加热除氧效果的。（ 2） 设计压力对于定压除氧系统，取用除氧器额定压力与最高水位时水柱静

20、压之和；对于滑压除氧系统， 取用汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1 倍与除氧器最高水位时水柱静压之和。（ 3） 设计温度对于定压除氧系统，取用除氧器额定压力对应的饱和温度；对于滑压除氧系统， 取用汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1 倍对应的饱和温度。3.10凝结水管道（1） 定义凝结水是汽轮机排汽和其他泄汽、 放汽和疏水的扩容蒸汽等在表面式凝汽器中凝结后的出水，而凝结时放出的热量则传送给凝汽器的循环冷却水。精品文档精品文档凝结水在回热给水加热器中被加热并升压后作为给水返回到锅炉。“凝结水”这一名词通常是指除氧器之前低于锅炉需要的最终给水压力的那部分凝汽器出水（指

21、汽水循环中的水），凝结水系统的终端在除氧器的进口，对无除氧器的系统来说，凝结水的终端在给水泵的吸入口。凝结水系统包括汽水循环中输送凝结水的全部管道，主要包括凝结水泵的进口管道、凝结水泵的出口管道并一直延伸下去经过凝结水处理（除盐） 装置和系统中的热交换器如轴封凝汽器、射汽抽气器的凝汽器以及给水加热器等直到除氧器，或对无除氧器的系统来说，直到给水泵入口的管道，视选用的循环方式而定。包括在凝结水系统中的还有凝结水泵的再循环管路、凝结水储水箱有关管道、凝结水排水管路、 喷水减温管路和其他从凝结水主管道接出的支管。根据压头需要、 设备费用和全面的经济分析，常常采用凝结水的两级输送。这种系统采用低压泵（

22、凝结水泵）把凝结水从热井泵送经过各种热交换器和凝结水除盐装置，再用凝结水升压泵提高压头后把凝结水送经系统中的给水加热器，一直送到除氧器的进口，或视情况不同送到给水泵吸入口。（ 2） 设计压力1) 凝结水泵吸入管道设计压力应等于泵吸入接口中心线到汽机排汽缸接口平面处的水柱静压（此时凝汽器内按大气压力），且不小于0.35MPa。另外，吸入管道还应按全真空设计。2) 单级泵布置的凝结水泵出口管道或两级泵布置的低压级凝结水泵出口管道设计压力应等于在预期最低的凝结水温度下，且进水口承受上述规定的最高静压头和大气压力时，凝结水泵出口门关闭情况下的出水压力，并提高圆整。3)两级泵布置的凝结水升压泵出口管道设

23、计压力等于凝结水泵和凝结水升压泵出口门关闭情况下泵的扬程 之和并提高圆整，加上进口压力。如在此管道中布置有给水加热器，则加热器 水侧 的设计压力亦根据上述 原则确定，因此管道和加热器管子的设计压力应该相等。（3） 设计温度取用低压加热器后凝结水的最高工作温度。3.11加热器疏水和排气管道（1） 定义精品文档精品文档加热器疏水系指从给水加热器筒体侧流出的凝结水， 该凝结水是由相应的抽汽被流经加热器管子的较冷的主凝结水或给水冷凝后生成的。加热器排气是指在起动和正常运行中， 当含有微量的不能凝结气体的抽汽在加热器壳体内凝结时，从壳体排出的饱和蒸汽和不能凝结的气体的混合物。每台加热器的疏水与排气系统都

24、是从加热器壳体上的疏水和排气接口延伸到较低压力的接受容器上的接口（较低压力的给水加热器、凝汽器外壳、疏水箱等）。（2） 设计压力从加热器壳体直到并包括最后一只截止门在内的全部加热器的疏水和排气管道的设计压力，应等于高低压加热器和压力式除氧器相应的给水加热器的壳体设计压力。取用汽轮机最大计算出力工况下抽汽压力的 1.1 倍，且不小于 0.1MPa。如施加在某一特定管道上的疏水静水压头引起的压力升高值大于该抽汽最高的运行压力的 3%时，则疏水管道的设计压力应予以提高计及静压的影响。（ 3） 设计温度设计温度应等于加热器壳体设计压力相应的蒸汽饱和温度。3.12锅炉排污管道（1） 定义锅炉排污管道是指

25、自锅炉受压部件引出用以排放锅炉启动疏水，正常运行时连续或间断排放炉水以调整炉水水质或保持容器内正常水位的管道，通常排污管道接到连续（或定期）排污扩容器，或接到放水母管。（2） 设计压力锅炉排污阀前或者当排污阀后管道上装有阀门或堵板等可能引起管内压力升高的部分，对于定期排污管道， 设计压力应不小于汽包上所有安全阀中的最低整定压力与汽包最高水位至管道联结点水柱静压之和； 对于连续排污管道， 设计压力应不小于汽包上所有安全阀的最低整定压力。当锅炉排污阀后不会引起管内压力升高时，排污管道（定期排污或连续排污管道）的设计压力按表3.12-1 选取。表 3.12-1 锅炉排污阀后管道设计压力 MPa锅炉压

26、力1.7504.1504.1516.2006.20110.30010.301管道设计压力1.7502.7504.1506.200精品文档精品文档（ 3） 设计温度锅炉排污阀前或者当排污阀后管道上装有阀门或堵板等可能引起管内压力升高的部分，排污管道 （定期排污或连续排污管道）的设计温度取用汽包上所有安全阀中的最低整定压力对应的饱和温度。锅炉排污阀后不会引起管内压力升高时，排污管道 （定期排污和连续排污管道）的设计温度按表3.12-2 选取。表 3.12-2 锅炉排污阀后管道设计温度锅炉压力 (MPa)1.7504.1504.1516.2006.20110.300 10.301管道设计温度( )2

27、102302552803.13锅炉启动分离器有关管道（1） 定义直流锅炉需要有一个启动旁路系统，连接锅炉、 汽轮机、 凝结水系统和高压给水系统成为一个整体的系统，满足机组在启动、低负荷或甩负荷时工质和热量回收、参数配合、压力释放、 设备保护等功能。不同的锅炉制造厂根据其设计技术和传统，形成了各自典型的启动系统。启动分离器是启动系统中的中心设备，有各种汽水管道连接锅炉、汽机、除氧器和凝汽器等，配置各种阀门，用以实现规定的功能。（2） 设计压力应根据某一特定管道预期的各种运行工况中可能出现的最高工作压力，加上合理的裕度，以备在预期的最大运行工况、瞬态工况和控制容差等情况下压力变动之需。（3） 设计

28、温度类似于设计压力的确定，根据预期的各种运行工况中可能出现的最高工作温度来确定。3.14疏水、放水、放气管道3.14.1疏水管道（ 1）节流装置或疏水阀门及以前的管道，按与所连接管道相同参数选择。（ 2）节流装置或疏水阀门以后的管道：连接超临界机组主蒸汽管时，取为设计压力10MPa、设计温度530；连接超临界机组高温再蒸蒸汽管时，取为设计压力1MPa 、设计温度510。连接其他管道设计压力为 14MPa 及以上者，按PN6.3 选择；连接管道设计压力为10MPa 者，按 PN4 选择；精品文档精品文档连接管道设计压力为6.3MPa 及以下者，按PN 2.5 选择。3.14.2放水管道（ 1） 放水阀及以前的管道，按与所连接管道相同的设计参数选择。（ 2） 放水阀以后的管道，可按PN 2.5 选择。3.14.3放气管道（ 1） 放气阀及以前的管道，按与所连接管道相同的设计参数选择。（ 2） 放气阀以后的管道，可按PN 2.5 选择。3.14.4锅炉上水、放水管道（ 1） 上水阀及以前的管道，按与所连接水况管道相同的设计参数选择。（ 2） 上水阀（或堵板）至锅炉的管道（包括上水阀或堵板），按接入点设计参数选择。（ 3） 放水阀（