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高压给水加热器安全阀排放量之核算

文档作者：叶刚文档来源：广东省电力试验研究所		点击数：	更新时间： 2025年09月29日
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《广东电力》1 997年第3期
高压给水加热器安全阀排放量之核算
⋯⋯验 6q’7
●
摘要针对电力系统锅炉压力容器安全性能检验中如何判断高压蛤水加热器安全阀排
放量能否满足安全运行要求这一问题，从蛤水加热器的I作原理及运行I况等角度，分
析了当前常用的几种核算方法不同之处，推荐了一种比较实用的符合实际的核算方法。
关键词 器 t
1 问题的提出
高压给水加热器是汽轮机重要的辅助设
备，随着火力发电厂单机装机容量的不断增大，
高压给水加热器的工作参数也愈来愈高，其给
水压力从5o Mw 机组的16．7 MPa到600
Mw 机组的29．4 MP且；给水温度也在225'C以
上，从压力容器等级划分，属于第三类压力容
器，是锅炉压力容器安全性能检验中重要监检
设备之一。由于高压给水加热器内分为汽、水
二室，其工作介质、工作压力及温度都各不相
同，使得对于安全阀排放量的核算带来一定的
困难，到目前为止，还未见到有关这方面的规
程或标准．下面介绍目前采用得比较多的几种
核算方法。
1．1 方法一
采用《压力容器安全技术监察规程》附件
五之公式(4)
G-7．6><10～C X·p·A·√ (1)
式中G—— 安全阀排气能力(kg／h)
^—— 安全阀最小排气截面积(ram。)
p—— 安全阀排放压力，取1．1 4-0．1
(M Pa)；
c。—— 流量系数，与安全阀的结构有关；
M—— 气体的摩尔质量(kg／kmo1)；
z—— 气体在操作温度压力下的压缩系
一52 一
数；
丁—— 气体的温度(K)}
，
— — 气体的特征系数。、
以所求得之排量G同加热器最大抽汽进气量
G，进行比较．若G≥G ，则安全阀排放量能满足
安全要求(参考文献1)。
1．2 方法二
采用《火力发电厂汽水管道设计技术规
定》附件二之公式(62)： ，
G-5．og BnF√
式中G—— 安全阀的通流量(kg／h)}
Po—— 蒸汽在阀前的滞止绝对压力
(M Pa)；
p —— 蒸汽在阀后的绝对压力(MPa)； 。
— — 蒸汽在阀前的滞止比容(m ／kg)；
一并联装设的安全阀数量(个)}
，—— 每个安全阀通流截面的最小断面
积(ram )；
— — 安全阀流量系数，应由试验确定
或按制造厂资料取值}
— — 考虑蒸汽可压缩性的修正系数，
对于水，取B-1。
以所求得之排放量G同整个锅炉总蒸发
量D的百分之一进行比较，若G≥1 D，则安
全阀排放量能满足安全要求(参考文献2)。 ．
1．3 方法三
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采用《钢制压力容器》之式( 3)及(B一5)：
Ⅳ
A一蒜 ‘2)
一2．83× 10 (3)
式中 —— 安全阀排放面积(ram。){
，|—— 容器安全泄放量(kg／h)；
— — 额定泄放系数，通常由安全阀制
造厂提供}
— — 安全阀泄放压力(绝压)，包括设
计压力和压力增值(MPa)}
P—— 气体密度(kg／m )；
— — 容器进口管内的流速(m／s)}
— — 容器进口管的内径(ram)。
用以上二式来判定安全阀是否满足安全要
求(见参考文献3)。
1．4 方法四
按文献4，安全阀开启压力取高压给水加
热器壳侧的设计压力；安全阀通流量则取以下
两个流量中的较大值：
a．该加热器最大给水流量的10 ；
b．U 型管板式高压给水加热器一根管子
完全断裂，在内外压差作用下，二个断口流至
汽侧的给水量，即：
。。。● 。。。。。。。。。一
Q ： 64×10 d 户 -p (4)
螺旋管等集箱式高压加热器，按存在一
1Omm 的裂口，在内外压差作用下，一个裂口
流至汽侧的给水量，即：
。。。● 。。。。。。。。。一
Q =32×lO一 d 户 -p (5)
安全阀排放量，按壳体内给水经安全阀排
放．在阀喉部是水，喉部以后在大气中汽化，所
取排放压力值比起跳压力高lO ，通过阀排放
截面的流量系数取o．545，即：
。。。。。。。。。。。。。●● 。h _。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。一
G一0．545A×10 √2×1．1 ×1O (6)
式中Q —— 传热管断裂流出的给水量(m ／
s)：
— — 传热管的公称内径(ram)；
— — 水侧设计压力(MPa)；
— — 汽侧设计压力(MPa)；
G—— 安全阀的排放量(m ／s)；
— — 安全阀排放面积(ram。)；
— — 阀前饱和水比容(m。／kg)。
稍做比较可以看出，以上4种安全阀排放
量核算方法，具有较大的差异，方法一、方法
二将所排的介质视为I临界条件下的气体，方法
三将其看作I临界条件下的饱和蒸汽，而方法四
则接是否有能力泄放一定数量的给水来判定。
在实际运用中，常常会得出截然不同的结果 如
广东省云浮发电厂2台125 Mw 发电机组，均
为同一厂家所造，据l号机组压力容器检验报
告书，4台高压、低压给水加热器安全阀排放量
校核不但能够满足安全运行要求．而且还有比
较大的裕余量。而在2号机组的检验报告书中，
相同设备的安全阀却只能满足安全排放量的
6 ～55 ，远远不能满足安全运行的要求。
由此可见，采用的核算方法不同，得出的
结论也就截然不同，所以，为了确定一种比较
符合实际情况的校核方法，我们有必要放给水
加热器的工作原理和实际运行工况上加以分析
和探讨。
2 给水加热器的工作原理及自动保护装置
2．1 给水加热器的I作原理
比较典型的给水加热器(立式)工作原理
如下(示意图略)：其受热面由u型铜管或钢管
组成，管子胀装在管板上．管板用法兰与水室、
壳体相连接，圆筒形外壳用钢板焊成．水从加
热器上部的进水管进入分隔开的水室的一侧，
再从那里流入u型管束中，管束在汽室中被加
热并把热量传给管中流动的凝结水水流。水流
加热后，经分隔开的另一侧水室通过出水管流
出加热器 加热蒸汽从加热器蒸汽进汽1：1进入，
在导向板的作用下，经过几次曲折反复冲刷u
型管束，将热量传给给水，最后凝结成水并流
到汽室的下部，经过疏水器疏出，疏水的温度
为蒸汽压力下达饱和温度。
2．2 给水加热器的自动保护装置
由于给水加热器管侧是高压力给水．壳侧
是压力远低得多的中低压蒸汽，运行期间壳体
空间经由进汽管和抽汽管道与汽轮机本体相连
一53 —
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接，如果加热器管子破裂或管口焊缝严重泄漏，
给水就会大量冲入汽侧壳体，引起壳内疏水水
位剧烈上升和蒸汽压力迅速升高，壳体内高压
给水将倒灌入汽轮机而造成严重事故，也会使
按中压参数设计制造的加热器壳体超压甚至爆
破； 另外， 由于加热器中存有疏水，当汽轮机
由于甩负荷等原固抽汽压力突然降低时，会引
起疏水的突然汽化，倒流入汽轮机中迫使汽轮
机转子超速。所以一般都设有许多保护装置来
确保机组和给水加热器的安全，常用的主要有
以下4大类：
a．疏水器在给水加热器正常工作时不
断地按设计要求将加热蒸汽凝结的疏水排出给
水加热器，以保持凝结水位的不变和维持给水
加热器蒸汽空间的必要压力
b．加热器给水侧自动保护装置 当给水
加热器加热器管子发生破裂或严重泄漏事故
时，能及时切断给水加热器在给水管道上的连
接， 防止汽轮机进水及给水加热器汽侧壳体超
压爆破， 同时又能保证不间断地向锅炉送水。
c．加热器蒸汽侧自动保护装置当汽轮
机甩负荷时，可防止给水加热器内的蒸汽经过
抽汽管道倒流入汽轮机内引起转子超速，并可
防止给水加热器内的水进入汽轮机内。
d．安全阀 当给水加热器管子破裂或发
生严重泄漏，汽室水位迅速增高致使蒸汽受压
缩，压力增大到～ 定程度时，能自动开启泄放
蒸汽和给水，使加热器壳体不至于超压爆破，也
可避免给水流入汽轮机内。
3 给水加热器安全阀排放量之校核
由上节的叙述可知，作为压力容器，给水
加热器同时流动着蒸汽和冶水两种不同的介
质，在正常运行情况下，管侧的进水流量与出
水流量相等，壳侧抽汽量与疏水排放量相等，汽
侧、壳室都不会有压力增高的情形出现。能引
发给水加热器壳室压力增加的因素只能有两
个，一是抽汽蒸汽进El压力增大；二是水侧的
管子破裂或发生严重泄漏，高压水冲入壳内使
壳室的压力增加。对于第一种情形做一悲观的
一54 一
假设，设由于某种原因使得汽轮机转子卡涩旋
转困难，导致加热器抽汽蒸汽进El压力增大，该
段全部的抽汽量都由壳上的安全阀排泄出去。
这是安全阀排做量校核方法～ 和方法三的核算
出发点。对于第二种情况，在极端差的状态．设
发生一事故使得加热器内水侧管子在极短时间
内完全断裂，而加热器的自动保护装置中只有
蒸汽侧(抽汽止回阀)动作，给水侧和疏水器
安全失教，加热器不能解列，此时安全阕的排
放量Ⅳ 应为整台加热器给水流量Ⅳ ，即：w≥
。这是一种极端差的工况，这种事故发生的
几率应该说是非常小的。比较好的情形是事故
发生时，三方面的自动保护装置都能按设计要
求正常投入工作 事故的起因是由于不多于二
根管子完全破断或不大于加热器1O 的最大
给水流量冲入汽室(此为自动保护装置的设计
值)。则这时安全阀无需动作，也能保证壳体的
安全，这是一种比较好的工况。若事故发生时
情形更恶劣些，安全阀就开始动作。根据电力
系统汽轮机给水加热器多年运行的资料统计，
笔者认为全安阀排放量棱算方法一及方法三显
得比较保守；而方法二，安全阀排放量又太小， I
几乎只有给水加热器最大给水流量的1 ，从
设备安全运行的角度来考虑， 比较冒险 方法
四，采用的是一根管子完全破断当量法或1O
的设备给水流量法，这是参照给水加热器水侧
自动保护装置设计取值， 由于安全阀从某种意
义上说也是一自动保护装置，所以采用该取值 ’
是比较合理的。用该方法对云浮、黄埔等多间
电厂高压、低压给水加热器安全阀进行校核，结
果均比较理想。
参考文献
1 江西省电力工业局锅炉压力容器检验中 C．-．广东 ，
云浮发电厂2号机组压力容器检验报告书，1994
2 广东省电力工业局锅炉压力容器检验中心．广东
云浮发电厂1号机组压力容器检验报告书，1993
3 四川锅炉厂．J昏250—1型高压给水加热器强度计
算书，1994 ：
4‘蔡锅琮．高压给水加热器．水利电力出版社．1 994
(收稿日期：1996一l卜一29)

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