【正文】 遞到水中的熱量約為2423=19145kJ／h，103 =℃。從理論上說，該水箱水溫只能接近而會超過凝汽溫度，進水溫度2O℃時，該系統(tǒng)假設(shè)既不泄漏也不補水，則水溫接近32℃需經(jīng)過(3220)／=363．6h。，系統(tǒng)小時凝汽熱量也不會增加。循環(huán)水要接近凝汽溫度39℃，也需要(39～32)/=212h，要做做到水溫不增加只要維持溢流所帶走的熱最等于凝汽傳熱量就可，因此推出的補水率不會超過3％。從上述分析可看出，射水系統(tǒng)循環(huán)水并不需要冷卻，從降溫的觀點和泄露損失補充方面看系統(tǒng)補水率為3％即可，進行大量的補水是不必要的。由上述本次設(shè)計的射水抽氣系統(tǒng)射水箱的補水率為3％即可。6．管道和閥門設(shè)計及設(shè)備的安裝 管道和閥門的基本介紹 管道熱力發(fā)電廠的管道是指發(fā)電廠熱力系統(tǒng)范圍內(nèi)的汽水輸送線路。它的任務(wù)是把汽、水從一個設(shè)備輸送到另一個設(shè)備，或把他們排放到大氣、地溝里去。（一）管道的類別和材料① 管道的類別發(fā)電廠的管道按管內(nèi)介質(zhì)的工作壓力分為六大類，如表所示。表61 按管道介質(zhì)的工作壓力劃分的管道類別序號介質(zhì)工作壓力（MPa）類 別序號介質(zhì)工作壓力（MPa）類 別1﹥超臨界4～高 壓2～亞臨界5～中 壓3～超高壓6﹤低 壓鋼管按制造方法不同，可分為有縫鋼管和無縫鋼管。有縫鋼管由分為直縫管和螺旋焊縫管等，無縫鋼管又分為冷軋管和熱軋管。發(fā)電廠高壓管道均采用無縫鋼管，低壓管道可采用直縫管。② 管道的材料發(fā)電廠汽水管道多為黑色金屬管道，常用管道材料有普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通低合金鋼及耐熱合金鋼。發(fā)電廠管材的選擇主要依據(jù)管內(nèi)介質(zhì)的最高工作溫度，表給出了常用管材的剛好及推薦使用溫度。表62 常用管材的鋼號及推薦使用溫度鋼種鋼號推薦使用溫度（℃）允許上限溫度（℃）普通碳素鋼A3FA3，A3g 0～20020～300250350優(yōu)質(zhì)碳素鋼102020～44020～450450450普通低合金鋼16Mn15MnV40～45020～450475500耐熱鋼15GrMo12 GrMoV12MoVWBSiRe12GrMoVSiTiB510540～555540～555540～555540～555 540 570 580 600 600無縫鋼管材料為10號或20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼。無縫鋼管適用于壓力和溫度范圍廣，除用于主蒸汽管道、中間再熱蒸汽管道和給水管道外，還用于比較重要的低壓管道和具有腐蝕性介質(zhì)或易發(fā)生火災(zāi)介質(zhì)的管道，如主凝結(jié)水管、低壓給水管、燃油管、潤滑油管、酸堿管等。直縫管用鋼板卷制而成，材料一般為A3F鋼或16Mn鋼，主要適用于壓力不超過PN16（1568Kpa）,溫度不超過300℃的低壓管道中，如循環(huán)水管、補給水管、鍋爐煙風管道、工業(yè)水管、除灰管等。通常使用在管徑大于300mm的大口徑管道上。（二）管道規(guī)范為了實現(xiàn)管道制造和使用上的標準化，國家對管道及其附件制定了兩個技術(shù)規(guī)范—公稱壓力和公稱直徑，作為管道的承壓等級和計算直徑等級。① 公稱壓力管道所能承受的最大工作壓力，不僅取決于管道材料，還與管內(nèi)流通介質(zhì)的工作溫度有關(guān)。不同溫度下管道允許的工作壓力，都折算成某一基準溫度下的允許工作壓力，并以此壓力表示管道的承壓管級，稱為公稱壓力PN。對于碳素鋼，這一溫度為200℃，耐熱鋼為350℃。表為20號鋼的公稱壓力、試驗壓力及在各種介質(zhì)溫度下的最大工作壓力。表63 20號鋼制成的管子和管件壓力公稱壓力PN試驗壓力PT設(shè)計溫度（℃）≤200250 300 350 400 425 450P20P25P30P35P40P45121454661010162016253125242219174050403935312722648064625650433626100125100978778685741160200160156140125108916620025020019517515613611482250313250243219195170142103320400320312280250217182132400500400390350312272228165500625500487438390340285207國家標準中將管道壓力分為若干個公稱壓力等級，管內(nèi)介質(zhì)溫度由0℃至材料允許的最高溫度間又分為若干個溫度等級，每一個溫度等級下的壓力值溫度等級下的允許最大工作壓力。在第一個溫度等級內(nèi)允許最大工作壓力就是管道的公稱壓力。在同一公稱壓力下，隨著介質(zhì)工作溫度的升高，管道的最大允許工作壓力降低。因此公稱壓力下，隨著介質(zhì)工作溫度的升高，管道的最大允許工作壓力降低。因此公稱壓力與管道的工作溫度和允許工作壓力有關(guān)，它是管道工作溫度與允許工作壓力的組合參數(shù)，表示了管道的承壓等級。其表示方法如下：PN100:(100kgf/cm2).P40:表示管道工作溫度為400℃時的允許工作壓力。P40140：表示管道工作溫度為400℃(140kgf/cm2)。② 公稱直徑為滿足強度要求，一定外徑（D0）的管子隨著管內(nèi)介質(zhì)工作壓力的不同，就應(yīng)有不同的管壁厚度（S），使得內(nèi)徑尺寸（Di）各不相同，這給管道設(shè)計、制造和選用帶來許多不便，且在允許的介質(zhì)流速和壓損下，管道的通流能力是由管道內(nèi)徑所決定的。因此，國家標準規(guī)定管道內(nèi)徑等級作為公稱直徑，公稱直徑只是名義上的計算內(nèi)徑，一般并不等于管道的實際內(nèi)徑。對于同一材料、同一公稱直徑的管道，隨著公稱壓力的升高、壁厚的增大，管道的實際內(nèi)徑與公稱直徑差距也越來越大。在進行管道設(shè)計、制造及管件連接時，都采用公稱直徑作為管道的基本尺寸。管道的公稱直徑等級范圍在1～4000mm之間，共分54級。如表所示，其表示方法為DN，其中為公稱直徑，單位為mm，如DN100表示管道公稱直徑為100mm。表64 管道的公稱直徑公稱直徑DN公稱直徑DN公稱直徑DN公稱直徑DN公稱直徑DN公稱直徑DN公稱直徑DN175022570015003000865250800160032002108030090018003400151003501000200036003201254001100220038004251504501200240040005321755001300260064020060014002800（三）管道的熱膨脹及其補償發(fā)電廠的許多管道經(jīng)常工作在較高的溫度下，如主蒸汽管道、再熱蒸汽管道和主給水管道等，這些管道在投運或停運過程中，即受熱或冷卻過程中，都要產(chǎn)生熱脹冷縮，引起管道的伸長或縮短。如果管道的布置和支吊架的選擇配置不當，則會由于熱脹冷縮使管道產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，致使管道和與管道相連的熱力設(shè)備等的安全受到嚴重威脅，甚至遭到破壞。因此要保證熱力管道及設(shè)備的安全運行，就必須考慮汽水管道的熱膨脹問題，即管道的補償。補償是指吸收管道熱膨脹、減少管道熱應(yīng)力及作用力的措施，常用的補償方法有熱補償和冷補償兩種。 閥門（一）閥門的分類及材料閥門的種類很多，可以按不同的分來表轉(zhuǎn)來劃分。按閥門的結(jié)構(gòu)分為截止閥、閘閥、旋塞閥、旋啟閥和蝶閥等；按用途分為關(guān)斷用閥門、調(diào)節(jié)用閥門和保護用閥門；按驅(qū)動方式分為手動閥、電動閥、液動閥和氣動閥。發(fā)電廠閥門的主要材料有鑄鐵、鋼、鑄鋼、青銅、合金鋼及特種合金鋼，閥，門的材料不同，使用范圍也不一樣。閥門材料根據(jù)介質(zhì)的工作參數(shù)來選擇，用青銅材料制造的閥門使用溫度范圍不大于250℃；低壓閥的殼體用鑄鐵制成，、溫度不超過300℃的管道上；中壓閥門可用碳素鋼制成；，應(yīng)采用標號為125及35的優(yōu)質(zhì)鋼和特殊鋼制造；高溫高壓閥門則用合金鋼制成。（二）發(fā)電廠常用閥門發(fā)電廠各種不同類型的閥門都是由閥體、閥蓋、閥桿、閥瓣、填料層、驅(qū)動裝置等部件組成。發(fā)電廠中應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求，按公稱壓力、公稱直徑、設(shè)計參數(shù)、介質(zhì)種類、泄露等級、啟閉時間來選擇閥門，以滿足汽水系統(tǒng)關(guān)閉、調(diào)節(jié)、保護等不同的要求和布置設(shè)計的需要。對閥門的基本要求是：有足夠的強度，關(guān)閉嚴密性好，流動阻力小，閥門結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)輕體小，部件的互換性好，便于操作維修。① 關(guān)斷用閥門關(guān)斷用閥門用于切斷或接通管道與設(shè)備之間的介質(zhì)通路，包括截止閥、閘閥、蝶閥、球閥、旋塞閥、隔膜閥等。關(guān)斷用閥門在電廠用得最多的是截止閥和閘閥。閘閥和截止閥只作為關(guān)斷用，不作為流量或壓力調(diào)節(jié)閥，否則閥門會迅速磨損導致泄露，失去嚴密性。閘閥的特點是流動阻力小，啟閉扭矩小，介質(zhì)可兩個方向流動，但閥體較高，密封面多，制造要求高。閘板閘閥可裝于任意位置的管道上，雙閘板閥宜裝于水平管道上，閥桿垂直向上，截止閥的特點是結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，便于維修，但流動阻力較大，啟閉扭矩大，啟閉時間較長，可裝于任意位置的管道上。為便于開啟大直徑的閘閥或閥瓣承受壓力很大的截止閥，需裝尺寸小的旁路閥。運行時，閘閥、截止閥要全開，停運時要全關(guān)。球閥可作為調(diào)節(jié)或關(guān)斷用，用于要求迅速關(guān)斷或開啟的時候。球閥密封面小，不易磨損，可裝于任意位置管道上。在大直徑的循環(huán)水管道上、給水泵汽輪機排氣管道及鍋爐的風煙管道上常使用蝶閥，它是利用圓盤形的閥瓣繞著閥體內(nèi)一固定軸旋轉(zhuǎn)，從而開啟或關(guān)閉介質(zhì)通路?？焖訇P(guān)斷閥是用以瞬間關(guān)斷或接通管內(nèi)介質(zhì)的閥門?？焖訇P(guān)斷閥有球形液壓止回閥、撲板式液壓止回閥、電磁式啟閉閥。前兩種用于回熱抽汽管道上，后一種用于控制水管道上。② 調(diào)節(jié)用閥門調(diào)節(jié)用閥門用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量和壓力，包括調(diào)節(jié)閥、疏水閥、節(jié)流閥、減壓閥等，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)種類、管系布置、使用目的、調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)范圍的不同選用調(diào)節(jié)閥，一般不宜作關(guān)斷閥使用。當調(diào)節(jié)幅度小且不需要經(jīng)常調(diào)節(jié)時，，可用截止閥或閘閥兼做關(guān)斷或調(diào)節(jié)用。調(diào)節(jié)閥在運行中需要經(jīng)常開關(guān)，為防止介質(zhì)泄露，一般在調(diào)節(jié)閥之前要串聯(lián)關(guān)斷閥，開啟時，要先全開關(guān)斷閥而后再開調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉時，先關(guān)調(diào)節(jié)閥然后再關(guān)關(guān)斷閥。③ 保護用閥門保護用閥門用于保護設(shè)備或管系安全運行，包括止回閥、安全閥和快速關(guān)斷閥等。 管道和閥門的選型管道設(shè)計應(yīng)根據(jù)熱力系統(tǒng)和主廠房布置進行，做到選材正確、布置合理、補償良好、疏水通暢、流阻較小、造價低廉、支吊合理、安裝維護方便、擴建靈 活、整齊美觀，并應(yīng)避免水擊和共振，降低噪聲。 管道設(shè)計應(yīng)符合國家和部頒有關(guān)標準、規(guī)范。本次管道設(shè)計所用的參數(shù)有：G—介質(zhì)的流量（t/h）， t/h；v—介質(zhì)的比容（m3/kg）， m3/kg；w—介質(zhì)的流速（m/s），；P—管道的設(shè)計壓力（kgf/cm2）, kgf/cm2 ；—鋼材在設(shè)計溫度t下的基本許用應(yīng)力（kgf/cm2）；η—基本許用應(yīng)力修正系數(shù)。對于無縫鋼管，η=； 管材的選擇管子所用鋼材應(yīng)符合國家或冶金工業(yè)部有關(guān)鋼材現(xiàn)行標準的規(guī)定。當需要采用新鋼種時，應(yīng)經(jīng)有關(guān)部門鑒定后，方可采用。當需要采用國外鋼材時，應(yīng)根據(jù)可靠資料，經(jīng)分析確認適合使用條件時，才能采用。 本設(shè)計為射水抽氣器系統(tǒng)，設(shè)計供水溫度為20℃。設(shè)計的工作水壓力為=，根據(jù)表52，本次管道的材質(zhì)選擇為20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 管徑的選擇（1）管子的內(nèi)徑：對于單相流體的管道，按選定的允許介質(zhì)流速計算管徑時應(yīng)按下式計算： （61）式中Dn—管道的內(nèi)徑 代入數(shù)值 Dn==96mm（2）管壁最小厚度 （62）式中S1—管子的理論計算最小壁厚（mm） η取1，代入數(shù)值S1=（35）247。765= 閥門的選擇閘閥和截止閥都可作為關(guān)斷用，閘閥的特點是流動阻力小，啟閉扭矩小，介質(zhì)可兩個方向流動，但閥體較高，密封面多，制造要求高。閘板閘閥可裝于任意位置的管道上，雙閘板閥宜裝于水平管道上，閥桿垂直向上，截止閥的特點是結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，便于維修，但流動阻力較大，啟閉扭矩大，啟閉時間較長，可裝于任意位置的管道上。為便于開啟大直徑的閘閥或閥瓣承受壓力很大的截止閥，需裝尺寸小的旁路閥。運行時，閘閥、截止閥要全開，停運時要全關(guān)。本次設(shè)計的閥門采用截止閥較好。 管道和閥門的運行維護 管道的運行維護和防腐（1）管道的啟停注意事項水管道的投入要注意把管內(nèi)的空氣排凈，緩慢向管內(nèi)充水，并避免發(fā)生水擊現(xiàn)象，因為這種水沖擊的力量很大，往往能破壞閥門和設(shè)備。(2) 管道的正常運行和維護正常運行中，要注意蒸汽參數(shù)的變化，一般要求主蒸汽管道不能超溫、超壓運行，同時應(yīng)避免溫度的頻繁變化。(3) 管道的防腐管道停止運行后，外界的空氣必然會進入管道系統(tǒng)。如果管道內(nèi)金屬表面因受潮而附著一層水膜或管內(nèi)還殘留一部分沒有排凈的水，則空氣中的氧就會溶解在水中，使金屬表面遭到氧腐蝕，如不采取措施，管道停用時的腐蝕速度遠遠大于運行時的腐蝕速度