《A火力发电厂补给水系统选择和设计计算案例分析》5900字（论文）

A火力发电厂补给水系统选择和设计计算案例分析目录TOC\o"1-2"\h\u30369A火力发电厂补给水系统选择和设计计算案例分析 152021.1补给水系统 186921.1.1七里江补给水泵房 133601.1.2厂内水塘补给水系统 3304181.2补给水系统比选 3168401.2.1补给水系统水力计算 3275721.2.2补给水管道经济比较 694031.2.3补给水系统综合比选 1240181.3机械搅拌澄清池 1275131.3.1水质分析 1258101.3.2机械搅拌澄清池设计计算 131.1补给水系统循环水系统运行过程中，由于蒸发、风吹等会造成水量损耗，如果损耗水量没有得到及时补充，那么在循环水循环过程中水量逐渐较少，将会影响发电效率和冷却能力，因此需要不断向循环水系统补充损耗水量，建立符合情况要求的补给水系统。本次设计中补给水来自于厂区之外的七里江，同时厂区内存在补给水塘作为备用水源。一期工程时已经建好补给水泵房土建部分，因此本期只需增加适合二期补给水量要求的水泵及相关配套管道。1.1.1七里江补给水泵房补给水泵房土建部分已经完成，七里江补给水泵房处97%枯水位为20.91m、99%枯水位为20.45m，1%洪水位为21.80m、0.1%洪水位为27.81m。补给水泵房设备选型及布置：补给水泵房内分为进水间和水泵间，其中进水间又分为三格，每格间设有连接孔相互连接，同时每格设置1台水泵。补给水泵房内主要设备及型号数目按照水流方向见下表（表1.1）：表1.1补给水泵房设备设备名称设备型号设备参数备注活动挡砂板HS5000B×H=5.0×4.8m3台，每格1台平板钢闸门HDZ5000×4000B×H=5.0×4.68m3台，每格1台粗格栅CTS-5000-50B×H=5000×9.3m3台，每格1台，配清污机旋转滤网ILS-56B×H=5.0×9.36m3台，每格一台补给水泵350S-44Q=1260m3/h，H=44m3台，每格一台液控蝶阀水泵厂家提供DN500，PN=0.3MPa3个，每组泵配1个渐扩管水泵厂家提供DN350-DN5002个，每组泵配2个根据之前章节水量平衡图，本期补给水量为1451m³/h，全厂补给水量为2708m3/h，补给水泵共设置三台同型号水泵，两用一备。泵房高度设置补给水泵房采用半地下式设计，其中地上泵房结构采用框架式结构，地下部分为了防渗效果采用钢混结构。泵房所处地面标高为28.11.00m，无需场地平整。计算公式见下：式中，其中泵房地上部分高度采用以下公式计算：式中， 泵房进水间上方采用开放式大棚结构，即只设置栏杆围栏，只有东西两侧设置外墙，棚顶安装吊车，最大起吊7t，跨距13m，整个高度为10.55m，进水间底板标高-9.30m。水泵间上方设置有电气室检修室等，采用框架结构，顶部安装吊车，最大起吊5t，跨距9m，整个高度12.30m，水泵层底板标高-9.30m。补给水配套设施及输水管道由于补给水泵房离厂区较远，故一期建设泵房时同步建设了运行人员生产生活用的相关设施和宿舍，本期不再扩建。对于补给水系统的进厂输水管道，本次设计中将根据经济效益在三中管径DN800、DN900、DN1000中选取最适合管径。1.1.2厂内水塘补给水系统考虑到意外情况（如输水管道检修）时外部补给水无法及时进厂，因此需要在厂内设置补给水塘，在一期时，补给水塘已经经过设计处理：池塘塘底标高24m（地面标高38.00m），塘底淤泥定期清理外派，雨水及部分处理后的污水进入补给水塘，水塘正常水位34m，最大蓄水位31.5m，有效容积达到了14万立方米，可以保证全厂机组在夏季补给水需求最大时供水超过50小时。1.2补给水系统比选本期660MW机组补给水量为1451m3/h，即0.403m3/s，全厂1×600MW+1×660MW补给水量为2708m3/h，即0.752m3/s。全场补给水通过厂外补给水泵房和输水管道送入厂内。对于输水管道有三种方案可以选择，分别为DN800管径、DN800管径和DN1000管径，不同管径具有不同的经济效益，因此现根据经济比较来确定最为合适的管径。1.2.1补给水系统水力计算由于资料受限，因此水力计算中泵房水损均采用估计值，估计值尽量在确保合适安全的要求下选取，其中局部水头损失采用沿程水头损失的10%计算，泵房水头损失采用2.5m。补给水管厂外长度7400m，厂内长约930m，全长8330m，采用钢管。沿程水头损失计算采用海曾威廉公式：式中：——管道流量，m3/s；——管道长度；——管道内径，m。厂区地面标高为38.00m，99%枯水位为20.45m，则水泵的静扬程为38.00-20.45=17.55m。DN800、900、1000mm水力计算结果见表1.2、1.3和表1.4。表1.2DN800管径水力计算表表1.3DN900管径水力计算表表1.4DN1000管径水力计算表根据上述计算的水泵扬程，分别为DN800、DN900、DN1000管径选择对应的水泵。由于全厂1×600MW+1×660MW补给水量为2708m3/h，即0.752m3/s。水泵两用一备，则单泵流量为：2708/2=1354m3/h=0.376m3/s。表1.5补给水泵性能表型号流量扬程转速轴功率配带电机效率功率kw型号%400S9011401021480403.2560Y400-478.5DN800162090461.586198078512.782350S-44972501480163.3220Y355M-481DN900126044177.685147637188.279500S-35162040970207.5280Y400-685DN1000202035218.788234030.5228.685同循环水系统计算工况点类似，各方案水泵实际工况点如图1.1、1.2、1.3所示。图1.1400S-90水泵工况点图1.2350S-44水泵工况点图1.3500S-35水泵工况点根据各实际工况点流量、扬程及效率可求得补给泵功率，由此可作为电费计算的基础数据。最终结果汇总见表1.6。表1.6工况点求解结果项目工况点流量工况点扬程工况点效率功率（kW)DN800135754.284.10%234.6DN900135440.083.30%177.1DN1000136032.182.70%143.21.2.2补给水管道经济比较根据《市政工程投资估算指标第三册给水工程》中给水管道相关定额，将DN800、DN900、DN1000管道指标，按照指标消耗量及工程所在地当时市场价采用临近城市安庆市2022年第一季度材料材料市场信息价第四期，并且按照规定程序调整后的指标见表1.7、1.8、1.9。表1.7DN800管径造价表项目编号3F-035（Ø820钢板卷管H=1.5m，单位100m项目单位单价合价/（元）占指标基价（%）指标基价元201466-752854100.00建筑安装工程费元201466-752854100.00设备购置费元0-0.000.00建筑安装工程费直接费人工费人工工.日33415551770-措施费分摊元769-2817-人工费小计元11133-54587.487.25材料费钢板卷管m100.954165420451.75-角钢kg1.9547529261.40-砂砾m³145.9111817217.38-商品混凝土C15m³21.4853911577.72-商品混凝土C25m³2.225551232.10-阀门个0.3812.44.71-钢配件t1.346376028.10-泄水管个0.0533.481.67-排气阀个0.1158964.79-井盖套0.41514210.74-其他材料费元11389-42365.40-措施费分摊元8532-30640.09-材料费小计元145211-539065.8671.60机械费履带式推土机75kw台班0.48550264.00-履带式推土机90kw台班0.0377023.10-履带式单斗液压挖掘机1m³台班0.03100030.00-电动夯实机20N·m台班31.84341082.56-汽车式起重机5t台班0.1266079.20-汽车式起重机16t台班0.018708.70-电动双梁起重机5t台班0.781200931.00-载重汽车6t台班1.756891205.75-自卸汽车15t台班3.97763021.40-卷板机20×2500台班0.491249612.01-试压泵60MPa台班0.321600512.00-电焊机（综合）台班14.95508195.00-反铲挖掘机1m³台班1.1113401487.40-其他机械费元3220-9311.99-措施分摊费元490-1760.92-机械费小计元9745-28540.033.79直接费小计元166089-622193.382.64综合费用元35377-130660.617.36合计元201466-752853100.00管长m833062712731.-表1.8DN900管径造价表项目编号3F-036（Ø920钢板卷管H=1.5m，单位100m项目单位单价合价/（元）占指标基价（%）指标基价元239419-734461.98100.00建筑安装工程费元239419-734461.98100.00设备购置费元0-0.000.00建筑安装工程费直接费人工费人工工.日33615552080.00-措施费分摊元959-2748.67-人工费小计元11385-54828.677.47材料费钢板卷管m100.94165420248.50-角钢kg1.9147529071.32-砂砾m³161.6211819661.16-商品混凝土C15m³15.825398521.98-商品混凝土C25m³1.23555682.65-阀门个0.2112.42.60-钢配件t1.4846376862.76-泄水管个0.0533.481.67-排气阀个0.1158964.79-井盖套0.23514118.22-其他材料费元8936-26632.13-措施费分摊元10295-29891.76-材料费小计元175337-521769.5571.04机械费履带式推土机75kw台班0.56550308.00-履带式推土机90kw台班0.0377023.10-履带式单斗液压挖掘机1m³台班0.03100030.00-电动夯实机20-62N·m台班34.32341161.88-汽车式起重机5t台班0.1166072.60-汽车式起重机16t台班0.018708.70-电动双梁起重机5t台班0.791200948.00-载重汽车6t台班1.826891253.98-自卸汽车15t台班4.487763471.48-卷板机20×2500台班0.471249587.03-试压泵60MPa台班0.541600864.00-电焊机（综合）台班15.365508448.00-反铲挖掘机1m³台班1.2313401648.20-其他机械费元3455-9841.39-措施分摊费元592-1717.92-机械费小计元10656-30399.284.14直接费小计元197377-606997.5082.64综合费用元42041-127469.4817.36合计元239419-734461.98100.00管长m833061181099.1表1.9DN1000管径造价表项目编号3F-037（Ø1020钢板卷管H=1.5m，单位100m项目单位单价合价/（元）占指标基价（%）指标基价元267656-746347.95100.00建筑安装工程费元267656-746347.95100.00设备购置费元0-0.000.00建筑安装工程费直接费人工费人工工.日37015557350.00-措施费分摊元1070-2793.13-人工费小计元12551-60143.138.06材料费钢板卷管m100.854165420040.25-角钢kg1.9147529071.32-砂砾m³188.0911822194.62-商品混凝土C15m³17.285399313.92-商品混凝土C25m³2.95551609.50-阀门个0.2112.42.60-钢配件t1.546376955.50-泄水管个0.0533.481.67-排气阀个0.1158964.79-井盖套0.23514118.22-其他材料费元10912-29528.73-措施费分摊元11484-30375.30-材料费小计元195849-529281.4370.92机械费履带式推土机75kw台班0.65550357.50-履带式推土机90kw台班0.0377023.10-履带式单斗液压挖掘机1m³台班0.03100030.00-电动夯实机20-62N·m台班31.83341252.22-汽车式起重机5t台班0.1266079.20-汽车式起重机16t台班0.018708.70-电动双梁起重机5t台班0.421200504.00-载重汽车6t台班1.96891309.10-自卸汽车15t台班5.287764097.28-卷板机20×2500台班0.271249337.23-试压泵60MPa台班0.541600864.00-电焊机（综合）台班7.715504240.50-反铲挖掘机1m³台班1.3513401809.00-其他机械费元4854-10734.39-措施分摊费元660-1745.71-机械费小计元12257-27391.933.67直接费小计元220656-616811.4982.64综合费用元47000-129531.4617.36合计元267656-746347.95100.00管长m833062170784.4由上表可知，DN800管径总造价为6271.27万元，DN900管径总造价为6118.11万元，DN1000管径总造价为6217.01万元。1.2.3补给水系统综合比选本设计中经济评价采用年最小费用法进行方案优选。年费用包括建设费用分摊，年运行费用及大修费用（大修费率2.5%），电费价格为0.64元/kW·h。取泵站和管道全寿命期30年计算，最后结果见表1.10。表1.10不同管径方案年费用表单位：万元方案一（DN800）方案二（DN900）方案三（DN1000）工程建设费用6271.276118.116217.08工程建设其他费用1254.251223.621243.42预备费915.61893.24907.69基本预备费602.04587.34591.84涨价预备费313.56305.91310.85修理费用151.78152.95155.43工资费用及其他404040年电费合计131.5399.2980.28年费用分摊281.37274.50278.94年费用合计609.68561.74554.65由上表可知，三种方案里DN800管道年费用最高，首先排除此方案。管线DN900方案与DN1000方案投资十分接近，一期工程时对于输水管线设计采用DN900方案，因此本次设计直接采用和一期相同的DN900管径方案。采用补给水泵型号为350S-44，具体参数见表1.11。表1.11350S-44型水泵参数表1.3机械搅拌澄清池1.3.1水质分析整个电厂补给水源全部来自于厂外河流七里江，七里江正常季节里水质除开悬浮物和氨氮水质可以地表水Ⅳ类水标准，经过处理后作为电厂补给水，关于补给水处理相关具体要求见本设计书第七章。由于不同季节电厂循环水损耗不同，不同季节不同工况下所需要的补给水量也不尽相同，为此要求对进厂补给水处理构筑物能够灵活适应水量变化的同时，处理质量不能有所降低。故在此设计中采用四座机械搅拌澄清池，澄清池可以完成絮凝沉淀等一系列程序，同时设置四座，在需水量不同时可以采取不同池数同时工作，灵活性大大提升。1.3.2机械搅拌澄清池设计计算日处理水量为2708m3/h，取2800m3/h，设计采用四组机械搅拌澄清池，单池处理水量为700m3/h，即。第二反应室第二反应室计算流量一般为出水流量的3~5倍，这里以5倍计算，。设第二反应室内导流板截面积，上升流速则第二反应区截面积为：第二反应室内径：取第二反应室直径，反应室壁厚；式中，——第二反应室外径，m；——第二反应室高度，m；——第二反应室内停留时间，s，取60s。设导流板4块。导流室导流室中导流板截面积：导流室面积：导流室直径：取导流室，导流室壁厚，则：上式中，为导流室外径，为第二反应室出水窗高度。导流室出口流速:，则出口面积:则出口截面宽：出口垂直高度：分离室分离区上升流速取，则分离室面积：。池总面积：池的直径：取池直径为18m，池半径为。池深计算池中停留时间T设为1.5h。有效容积：考虑增加4%的结构容积：，取池超高。设池直壁高：。池直壁部分的容积：。取池圆台高度。池圆台斜边倾角，则池底部直径：。本池池底采用球壳式结构，取球冠高。圆台容积为：球的半径：。球冠体积：池实际容积：。实际总停留时间：池总高：配水三角槽进水流量增加10%的排泥水量，设槽内流速。三角槽直角边长为：实际取三角槽直角边长为0.6m。三角配水槽采用孔口出流，孔口流速同，则出水孔总面积：采用d=0.1m的孔径，每孔面积为0.007854m。则出水孔数=。为施工方便采用沿三角槽每设置一孔，共20孔，孔口实际流速为：第一反应室第二反应室底板厚。第一反应室上端直径为：第一反应室高：伞形板延长线与池壁交点处直径：泥渣回流缝流速，泥渣回流量，则回流缝宽度：设裙板厚，则伞形板下端圆柱直径为：上式中，——伞形板下檐圆柱体高度，m；——伞形板离池底高度，m；——伞形板锥部高度，m。容积计算式中，分别为第一反应室、第二反应室和分离室容积，则实际各室容积比为：二反应室：一反应室：分离室=1:2.8:5.9，池各室停留时间分别为9.28min、21.20min、54.52min。集水系统本池因直径较大采用辐射式集水槽和环形集水槽集水。设计时辐射槽、环形槽、总出水槽之间按照水面连接考虑，见图1.4。图1.4辐射槽计算示意图全池共设置12根辐射集水槽，则单根流量为，设辐射槽宽：，则槽内终点水深为：临界水深为：槽内起点水深为：设计取槽内起点水深为0.082m，槽内终点水深为0.16m，孔口出流孔口前水位0.05m，孔口出流跌落0.07m，槽超高0.2m，见图1.5。图1.5槽高计算示意图槽起点断面高为：0.082+0.07+0.05+0.20=0.402m；槽终点断面高为：0.16+0.07+0.05+0.20=0.48m。环形集水槽流量为：，槽宽，为便于施工，槽底取为平底即，取，槽内终点水深为：槽内临界水深为：槽内终点水深为：设计取用环槽内水深为0.35m，槽横断面高为0.35+0.07+0.05+0.30=0.77m（槽超高定为0.3m）。总出水槽：设计流量为，槽宽，。总出水槽按照矩形渠道计算，槽内水流流速，槽底坡降，槽长为5.0m。槽内终点水深：槽内起点水深：设计取槽内起点水深为0.15m，槽内终点水深为0.35m。槽超高取0.3m，按设计流量计算得从起辐射点至总出水槽终点的水面坡降为：辐射集水槽采用钢板焊制三角堰集水槽90°，取堰高C=0.10m，堰宽b=0.20m，即90°三角堰，堰上水头h=0.05m。单堰流量：，辐射集水槽每侧三角堰数目为：，取10个。排泥及排水计算污泥浓缩室总容积据经验按池总容积1%考虑：分设3斗，每斗容积3.30m3，设污泥斗上底面积：下底面积：，污泥斗容积：污泥斗容积是池容积的0.97%。排泥周期：本池在重力排泥时进水悬浮物含量S1一般不超过1000mg/L，出水悬浮物含量S4一般不小于5mg/L，污泥含水率P=98%，浓缩污泥密度。表1.12S1-S4与T0关系表90190290390490590690790890990T19190.459.24435.129.124.921.719.317.35排泥历时：设污泥斗排泥管为DN100，其断面积：电磁排泥阀适用水压，取，管长，局部阻力系数，则流量系数：排泥流量：排泥历时：。放空时间计算：设池底中心排空管直径DN250，则：设，