CN2554473Y - 均匀给水的汽包配水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种均匀给水的汽包配水装置，它包括给水总管和配水管，分配孔在配水管的轴向按照给出的方式进行变节距布置，能够保证给水沿汽包长度均匀分配，消除因分配不均造成的汽水工况的紊乱和两侧水位偏差，提高了电厂运行的安全性和经济性；这种配水装置布置简单，减少了在汽包上的开孔数量，并能保证给水沿汽包长度均匀分配。

Description

均匀给水的汽包配水装置

所属技术领域

本实用新型涉及到一种电站锅炉的汽包配水装置，特别是超高压、亚临界、大容量电站锅炉的汽包配水装置。

背景技术

汽包配水装置应保证给水沿汽包长度方向均匀分配，以组织合理的锅内水工况，通常，电站锅炉的给水总管进入汽包之前，分成若干支管；在汽包上开相同数量的孔，将各支管引入汽包，进行流量分配；由于汽包上的开孔数量较多，需要额外增加汽包的壁厚，从而增加钢材耗量，运行中还容易产生较大的热应力，加快汽包的寿命损耗。

为减少汽包上的开孔，FOSTER WHEELER公司开发了一种给水总管从汽包的单侧引入，在汽包内的配水管上开孔，向汽包供水的配水装置，但由于配水管上分配孔布置不合理，造成给水沿汽包长度方向分配不均，引起汽包两侧汽水沸腾状态和液体密度的差异，从而引起远程水位计水位输出的偏差，水位偏差缩小了水位的可调节区间，增加了水位保护的动作机会。

发明内容

为克服现有的单侧进水的汽包配水管不能保证给水沿汽包长度方向均匀分流的缺陷，本实用新型提供了一种既能减少汽包上的开孔数量，又能保证沿汽包长度方向均匀给水的汽包配水装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：均匀给水的汽包配水装置包括给水总管和1～3个相同的配水管，其特点是，每个配水管的轴向按照变节距布置分配孔，分配孔的节距根据节距函数s_j(x)算出： $s_j\left(x\right)=\sqrt{-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2}{{3\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^3+\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^{2}L-{2\mathrm{kf}}^2{m_j}^{2}D}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^2-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2{L}^2-{4\mathrm{kf}}^2{m_j}^2\mathrm{LD}}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}x+c_0}......\left(1\right)$ 配水管入口处的坐标x＝0；式中的c₀通过求解下面的方程获得： ${\∫}_0^L\mathrm{dx}\sqrt{\frac{-\frac{{{\mathrm{\λw}}_0}^2}{3{\mathrm{DL}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^3+\frac{\mathrm{\λ}{w_0}^{2}L-2{{\mathrm{kw}}_0}^{2}D}{D({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)L^2}{x}^2-\frac{{{\mathrm{\λw}}_0}^{2}L-{{4\mathrm{kw}}_0}^{2}D}{D({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)L}x+\frac{2(p_0-p_b)}{p({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}}{-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2}{3D{F}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^3+\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^{2}L-{2\mathrm{kf}}^2{m_j}^{2}D}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^2-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2{L}^2-{4\mathrm{kf}}^2{m_j}^2\mathrm{LD}}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}x+c_0}}=\frac{{\mathrm{FW}}_0}{{\mathrm{fm}}_j}......\left(2\right)$ 其中摩擦阻力系数λ根据下式计算： $\mathrm{\λ}=\frac{1}{{[1.74+2\lg \left(\frac{D}{{2k}_1}\right)}^2}.......\left(3\right)$

式(1)、(2)、(3)中的ξ_i为分配孔进口的阻力系数，ξ_i＝0.7；ξ_o为分配孔出口的阻力系数，ξ_o＝1.0；k为动量交换系数，k＝0.38；k₁为绝对粗糙度，mm，根据材料选取；其它参数按如下选取：

w₀-配水管入口处的水流速度，w₀＝11～13m/s；

D-配水管的内径，m，根据w₀、设计给水流量和配水管入口处的介质密

  度ρ确定；

L-配水管长度，m，根据汽包长度确定；

m_j-配水管周向方向分配孔的列数；

d-分配孔的直径，m；

(p₀-p_b)-配水管的阻力，即配水管入口处的压力p₀与汽包内压力p_b之差，

        (p₀-p_b)＝200～800Pa；

F-单根配水管的流通面积，m²；根据配水管的内径D得到；

f-单个分配孔的流通面积，m²；根据分配孔的直径d得到。

节距函数s_j(x)确定以后，在配水管长度L上将s_j(x)离散，可得到每排分配孔的位置和总排数。

配水管的内径D和分配孔的直径d之比D/d＝7～11。

配水管周向方向的分配孔的列数m_j取为1～2列。

本实用新型的有益效果是：汽包单侧进水，结构简单，减少了汽包上的开孔数量，同时，又能够保证给水沿汽包长度均匀分配，消除因分流不均造成的汽包内汽水工况的紊乱和两侧水位偏差，提高了电厂运行的安全性和经济性。

附图说明

图1是汽包配水装置的安装示意图；

图中(1)是汽包，(2)是给水总管，(3)是左侧配水管，(4)是右侧配水管，(5)是分配孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

锅炉给水经过给水总管(2)进入汽包后，分成两支内径D＝0.1524m、长度L＝17.71m的配水管(3)、(4)，在配水管(3)、(4)的周向布置2列、轴向布置150排分配孔(5)，分配孔布置在配水管的两侧，分别与水平轴线成10°和45°，分配孔直径d＝0.0175m，配水管入口处的坐标x＝0，各排分配孔的轴向位置根据公式(1)计算确定的坐标如下：

            第n排分配孔        第n排分配孔的坐标x(m)

           1                   0.0365

           2                   0.0618

           3                   0.0879

           4                   0.1149

           5                   0.1428

           6                   0.1717

           7                   0.2014

           8                   0.2321

           9                   0.2636

           10                  0.2962

           11                  0.3296

           12                  0.3640

           13                  0.3993

           14                  0.4356

           15                  0.4729

           16                  0.5111

           17                  0.5504

           18                  0.5906

           19                  0.6318

           20                  0.6740

           21                  0.7172

           22                  0.7614

           23                  0.8067

           24                  0.8530

           25                  0.9003

           26                  0.9487

           27                  0.9982

           28                  1.0488

第n排分配孔        第n排分配孔的坐标x(m)

29                  1.1004

30                  1.1531

31                  1.2069

32                  1.2618

33                  1.3179

34                  1.3750

35                  1.4333

36                  1.4928

37                  1.5534

38                  1.6152

39                  1.6782

40                  1.7423

41                  1.8077

42                  1.8743

43                  1.9420

44                  2.0111

45                  2.0813

46                  2.1528

47                  2.2256

48                  2.2997

49                  2.3750

50                  2.4517

51                  2.5296

52                  2.6089

53                  2.6894

54                  2.7714

55                  2.8546

56                  2.9393

57                  3.0253

58                  3.1127

59                  3.2015

60                  3.2916

61                  3.3832

62                  3.4763

63                  3.5707

64                  3.6666

65                  3.7640

66                  3.8628

67                  3.9631

68                  4.0649

69                  4.1681

70                  4.2729

71                  4.3792

第n排分配孔         第n排分配孔的坐标x(m)

72                   4.4870

73                   4.5963

74                   4.7072

75                   4.8196

76                   4.9336

77                   5.0492

78                   5.1663

79                   5.2850

80                   5.4052

81                   5.5271

82                   5.6505

83                   5.7756

84                   5.9023

85                   6.0305

86                   6.1604

87                   6.2919

88                   6.4251

89                   6.5599

90                   6.6963

91                   6.8343

92                   6.9740

93                   7.1153

94                   7.2582

95                   7.4028

96                   7.5490

97                   7.6969

98                   7.8463

99                   7.9974

100                  8.1502

101                  8.3045

102                  8.4605

103                  8.6181

104                  8.7773

105                  8.9381

106                  9.1005

107                  9.2645

108                  9.4300

109                  9.5971

110                  9.7658

111                  9.9360

112                  10.1077

113                  10.2809

114                  10.4557

第n排分配孔         第n排分配孔的坐标x(m)

115                  10.6319

116                  10.8095

117                  10.9886

118                  11.1692

119                  11.3511

120                  11.5344

121                  11.7191

122                  11.9051

123                  12.0924

124                  12.2810

125                  12.4708

126                  12.6619

127                  12.8541

128                  13.0475

129                  13.2421

130                  13.4377

131                  13.6344

132                  13.8322

133                  14.0309

134                  14.2305

135                  14.4311

136                  14.6325

137                  14.8347

138                  15.0377

139                  15.2414

140                  15.4458

141                  15.6509

142                  15.8565

143                  16.0626

144                  16.2692

145                  16.4763

146                  16.6836

147                  16.8913

148                  17.0993

149                  17.3074

150                  17.5156

Claims (3)

1 一种均匀给水的汽包配水装置，它包括给水总管、配水管，其特征在于：

配水管的轴向变节距布置分配孔，分配孔的节距根据节距函数s_j(x)算出： $s_j\left(x\right)=\sqrt{-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2}{3D{F}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^3+\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^{2}L-2k{f}^2{m_j}^{2}D}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^2-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2{L}^2-4{\mathrm{kf}}^2{m_j}^2\mathrm{LD}}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}x+c_0}......\left(1\right)$ 配水管入口处的坐标x＝0；式中的c₀通过求解下面的方程获得： ${\∫}_0^L\mathrm{dx}\sqrt{\frac{-\frac{{{\mathrm{\λw}}_0}^2}{3{\mathrm{DL}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^3+\frac{\mathrm{\λ}{w_0}^{2}L-2{{\mathrm{kw}}_0}^{2}D}{D({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)L^2}{x}^2-\frac{{{\mathrm{\λw}}_0}^{2}L-{{4\mathrm{kw}}_0}^{2}D}{D({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)L}x+\frac{2(p_0-p_b)}{p({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}}{-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2}{3D{F}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^3+\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^{2}L-{2\mathrm{kf}}^2{m_j}^{2}D}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}{x}^2-\frac{{\mathrm{\λf}}^2{m_j}^2{L}^2-{4\mathrm{kf}}^2{m_j}^2\mathrm{LD}}{{\mathrm{DF}}^2({\mathrm{\ξ}}_i+{\mathrm{\ξ}}_o)}x+c_0}}=\frac{{\mathrm{FW}}_0}{{\mathrm{fm}}_j}......\left(2\right)$ 其中：

λ-磨擦阻力系数； $\mathrm{\λ}=\frac{1}{{[1.74+2\lg \left(\frac{D}{2k_1}\right)]}^2}.......\left(3\right)$

w₀-配水管入口处水的轴向流速，m/s，取11～13m/s；

(p_b-p₀)-配水管的设计阻力，取200～800Pa；

ρ-配水管入口处的介质密度，kg/m³；

D-配水管的内径，m；

F-配水管的流通面积，m²；

L-配水管的长度，m；

d-分配孔直径，m；

f-分配孔单孔的流通面积，m²；

m_j-分配孔的周向列数；

ξ_i-分配孔进口的阻力系数，ξ_i＝0.7；

ξ_o-分配孔出口的阻力系数，ξ_o＝1.0；

k-动量交换系数，k＝0.38；

k₁-绝对粗糙度，mm，根据配水管的材料选取。

2 按照权利要求1所述的均匀给水的汽包配水装置，其特征在于：配水管的内径D和分配孔的直径d之比D/d＝7～11。

3 按照权利要求1所述的均匀给水的汽包配水装置，其特征在于：配水管周向方向的分配孔的列数m_j取为1～2列。