Setlwyr Tiwbiau Goleddol Honeycomb Ar gyfer Dŵr Oeri Ynni Dŵr: 13 Tymhorau Llifogydd, Dim Cau i Lawr yn Bapanxia

Mae gan orsaf ynni dŵr ar afon sy'n drwm ar waddod broblem nad yw'r rhan fwyaf o beirianwyr trin dŵr byth yn ei gweld: mae'r dŵr oeri ar gyfer yr unedau cynhyrchu tyrbin yn cario cymaint o dywod a glaswellt fel ei fod yn tagu'r oeryddion yn solet. Mae tymheredd coil stator yn codi. Berynnau gorboethi. Mae'r uned yn baglu all-lein - nid oherwydd nam mecanyddol, ond oherwydd bod y dŵr sydd i fod i oeri wedi troi'n slyri sgraffiniol. Yng Ngorsaf Ynni Dŵr Bapanxia, ​​roedd tair uned 36,000 kW a adeiladwyd yn Sweden yn wynebu’r union fygythiad hwn bob tymor llifogydd. Ym 1975, gosododd yr orsaf setlwr tiwb ar oleddf diliau. Dros y nesaf13 o dymhorau llifogydd- saith mis y flwyddyn, Ebrill i Hydref - ni chollwyd un uned oherwydd methiant y system oeri.

Y BROBLEM DŴR OERI NI ALL UNRHYW PWMP EI DATRYS

Mae gorsafoedd ynni dŵr ar afonydd â llwythi gwaddod trwm yn wynebu argyfwng tymhorol. Yn ystod tymhorau llifogydd, mae dŵr cronfa ddŵr yn cario crynodiadau tywod na fyddai modd eu dychmygu mewn gwaith trin dŵr trefol. Os cymerir y dŵr hwn yn uniongyrchol o flaen yr argae ar gyfer oeri uned, mae tywod a malurion planhigion yn pacio'r tiwbiau oerach yn dynn. Mae'r rhwystr yn fecanyddol ac yn gyfan gwbl - mae glanhau a charthu'r oeryddion yn hynod o anodd, yn cymryd llawer o amser, ac yn aml yn niweidio offer. Mae rhai gorsafoedd yn troi at weithrediad blaen a gwrthdroi'r system oeri bob yn ail i fflysio'r tiwbiau, ond dim ond yn rhannol y mae hyn yn helpu: ni all glirio'r rhwystr yn llawn, ac mae gwrthdroi cyson yn cyflymu traul ar y pibellau oerach eu hunain.

Roedd gan yr oeryddion a wnaed o'r Swistir yn Bapanxia ofynion ansawdd dŵr llym. Roedd angen hydoddiant gwaddodi - un a allai drinCrynodiad gwaddod dylanwadol 20 kg/m³yn ystod cyfnodau brig llifogydd a dal i ddarparu digon o ddŵr glân i oeri tair uned 36 MW.

SUT Y MAE TIWBIAU MŴYL YN GWNEUD YR HYN NA ALL TANC AGORED

Dyluniwyd y setlwr tiwb ar oleddf diliau ar dair egwyddor sy'n deillio o ddamcaniaeth gwaddodiad haen fas:

Egwyddor 1 - Lluosi ardal.Mae gwaddodiad yn swyddogaeth o arwynebedd dŵr. Mae ychwanegu tiwbiau ar oledd diliau yn cynyddu'r ardal setlo effeithiol erbynddwsinau o weithiauo'i gymharu â thanc agored o'r un ôl troed. Mae mwy o arwynebedd yn golygu gwahanu cyflymach.

Egwyddor 2 - Sefydlogi llif laminaidd.Mae gan ddŵr sy'n llifo trwy'r celloedd diliau berimedr gwlyb eithriadol o fawr, sy'n lleihau'r radiws hydrolig yn ddramatig. Mae hyn yn gostwng rhif Reynolds, gan sefydlogi'r llif i gyfundrefn laminaidd. Mae gwaddod a dŵr yn gwahanu'n lân - dim cynnwrf i gadw gronynnau mewn daliant.

Egwyddor 3 - setlo haen llaid.Y tu mewn i'r tiwbiau ar oleddf, mae gwaddod yn setlo mewn modd haen llaid. Mae hyn nid yn unig yn byrhau'r pellter a'r amser setlo ond hefyd yn cynyddu'r wyneb setlo effeithiol, gan hybu effeithlonrwydd cyffredinol. Dangosodd profion model ar raddfa 1:1 fod crynodiad gwaddod dylanwadol dylunio o 20 kg/m³ a llwythiad arwyneb o3–5 m³/m²·h, cyrhaeddodd y gyfradd symud gwaddod92–98%, gyda dim ond 3% o ronynnau elifiant yn fwy na 0.025 mm - y maint critigol y mae clogio oerach yn dechrau.

Y GYFUNDREFN: O GYMERIAD ARDDANGOS I BENNAF DŴR Oeri

Adeiladwyd mewnlif dŵr pwrpasol o flaen yr argae, gyda phorthladdoedd uchaf ac isaf yn gwasanaethu fel cilfachau wrth gefn. Mae gan bob porthladd rac sbwriel sefydlog; mae rac sbwriel symudol cyffredin ar y blaen cymeriant yn rhyng-gipio chwyn a malurion dyfrol mwy. Mae dŵr yn cael ei dynnu trwy bibell pennawd ar ochr i fyny'r afon o'r tŷ pwmpio a'i rannu'n bedair llinell, wedi'i fwydo gan bedair.Pympiau allgyrchol 12Sh-19(y pedwar yn cefnogi ei gilydd). Mae hidlydd awtomatig cyn pob pwmp yn darparu hidlydd terfynol ar gyfer malurion mân cyn i'r dŵr fynd i mewn i'r tanc gwaddodi.

Y tu mewn i'r tanc -18 m diamedr, 18 m uchder, 0.3 m bwrdd rhydd- mae'r dŵr yn codi trwy gafn dosbarthu ar gyflymder allfa o 50 mm/s. Mae'r cyflymder ar i fyny ar wyneb y dŵr yn ysgafn0.2-0.8 mm/s. Ar ôl pasio drwy'r tiwbiau diliau, eglurodd dŵr yn codi ac yn cael ei gasglu trwy agoriadau ochr ar wyth cafn casglu byr rheiddiol (gweler Ffigur 1), sy'n bwydo i mewn i gafn casglu blwydd o amgylch perimedr y tanc. Oddi yno, mae pibell allfa φ500 mm yn danfon y dŵr wedi'i drin i'r pennawd dŵr oeri sy'n gwasanaethu pob uned. Mae'r dŵr oeri a ddefnyddir yn gollwng yn gyfan gwbl i'r ffrwd isaf.

Mae gwaddod sefydlog yn disgyn i ahopran conigol 60 graddar waelod y tanc ac yn cael ei ollwng i'r ras isaf trwy bibell slwtsh. Dangosir strwythur y tanc yn Ffigur 2.

Y FANYLEB HONEYCOMB - A'R UWCHRADDIO PERTHNASOL

Mae'r celloedd diliau yn hecsagonau rheolaidd gydag aDiamedr cylch arysgrifedig 50 mm. Mae pob modiwl tiwb yn1 m o hyd, ar oleddf ar 60 gradd, gan roi uchder fertigol o 0.866 m. Mae'r tiwbiau'n cael eu cydosod yn unedau mêl hirsgwar 1 × 0.5 × 0.5 m.

Defnyddiwyd gosodiad gwreiddiol 1975diliau papur- 80 g Papur kraft Jiamusi wedi'i drochi mewn resin ffenolig a'i halltu â gwres. Costiodd y diliau papur40,000 yuan. Gweithiodd, ond roedd gan y deunydd gyfyngiadau clir: cryfder a chaledwch gwael, ac roedd yn heneiddio. Ar ôl pedair blynedd o weithredu, yn1979, disodlwyd y diliau papur gydadiliau alwminiwmar gost o120,000 yuan- tair gwaith y pris, ond yn llawer mwy gwydn. Ar ôl naw mlynedd o weithrediad dilynol, dim ond mân gyrydiad arwyneb a ddangosodd yr alwminiwm ac arhosodd yn strwythurol gyfan.

Roedd angen y tanc concrit ei hun1,400 m³ o goncrit, 50 tunnell o atgyfnerthu dur, a chost160,000 yuan. Ar y cyfan - tanc, diliau papur, ac uwchraddio alwminiwm yn ddiweddarach - cyfanswm y buddsoddiad oedd 320,000 yuan. Ar gyfer system a fyddai'n amddiffyn tri chynhyrchydd tyrbin 36 MW am dros ddegawd, roedd hyn yn gymedrol.

PERFFORMIAD CAEAU: 83 SAMPL DROS 4 BLYNEDD

Rhwng 1977 a 1980, casglodd y gwaith a gorsaf fonitro ardal y gronfa ddŵr83 o samplau dŵr mewn parauwrth fewnfa ac allfa'r tanc, gan ddadansoddi crynodiad gwaddod a dosbarthiad maint gronynnau. Mae’r canlyniadau’n adrodd stori gyson:

1.Gwaddod bras (d > 0.025 mm) setlo'n dda. Yr elifiant yn gynwysedig yn unig10–15%o'r gronynnau bras sy'n bresennol yn y mewnlif - cyfradd symud uchel ar gyfer y ffracsiwn sy'n achosi clocsio mewn gwirionedd.

2.Roedd maint gronynnau canolrifol yr elifiant yn gyson llai nag yn y mewnlif. Roedd y tanc yn gwneud yn union yr hyn y'i cynlluniwyd i'w wneud: tynnu'r gronynnau mwy, maint clocsio, yn ddetholus.

3.Cynyddodd canran y gwaddod â d < 0.025 mm yn yr elifiant, tra gostyngodd y ganran â d > 0.025 mm - gan gadarnhau bod y ffracsiwn bras problemus wedi'i dynnu'n ddetholus.

4.Gwellodd effeithlonrwydd tynnu gwaddod gyda chrynodiad dylanwadol. Ar y cynllun dylanwadol o 20 kg/m³, gwarediad cyffredinol yn uwch na'r65%.

Tabl 1: Effeithlonrwydd tynnu yn ôl maint gronynnau (ffin d > 0.025 mm)

Mae'r tabl yn cadarnhau bod effeithlonrwydd tynnu'r ffracsiwn bras (d> 0.025 mm) yn gryf, tra bod y ffracsiwn mân (d < 0.025 mm) yn mynd trwodd yn haws - sy'n dderbyniol, gan mai'r gronynnau bras sy'n achosi clocsio oerach.

Tabl 2: Cyfradd cludo gwaddod ac effeithlonrwydd symud (data mesuredig 1980)

Mae pob un o'r tri chyfnod mesur yn dangos cyfraddau tynnu dros 50%, gyda'r gyfradd uchaf -70%- cyd-fynd â'r crynodiad dylanwadol uchaf (9.52 kg/m³ ar gyfartaledd). Mae hyn yn cadarnhau'r duedd:po fwyaf budr yw'r dŵr sy'n dod i mewn, y mwyaf effeithlon y bydd y setlwr yn cael gwared ar waddod- yr union ymddygiad sydd ei angen yn ystod cyfnodau brig y tymor llifogydd.

PAM GORFFENNAF Y DATA MAES O'R MODEL - A PAM NAD OES ots

Roedd y profion model wedi rhagweld y byddai 92-98% yn cael eu tynnu adeg llwytho'r dyluniad. Roedd y data maes yn dangos 58-70%. Mae tri ffactor yn egluro’r bwlch:

1. Gweithrediad tanc sengl yn erbyn dyluniad dau danc.Roedd angen 1,280 m³/h o ddŵr oeri ar yr orsaf. Galw am y cyfrifiad dylunio - yn seiliedig ar yr arwynebedd gwaddodiad gofynnol o 427 m²dau danc(yr un 254.5 m²). Oherwydd cyfyngiadau safle, dim ond un gafodd ei adeiladu. Roedd y tanc sengl yn rhedeg yn barhaus uwchben ei lwytho wyneb dylunio. Roedd amser cadw y tu mewn i'r tiwbiau diliau yn fyrrach nag a dybiwyd gan y model, a dioddefodd effeithlonrwydd gwaddodi yn unol â hynny.

2. Crynodiadau dylanwadol is-na-dylunio.Dros 13 mlynedd o weithredu, dim ond crynodiad gwaddod cyfartalog dyddiol o 20 kg/m³ a gafwyddau i dri diwrnod y flwyddyn- ac mewn rhai blynyddoedd, dim o gwbl. Treuliodd y tanc y rhan fwyaf o'i oes yn gweithredu ymhell islaw'r llwythiad dylanwadol dylunio. Nid oedd llaid ychwaith yn cael ei ollwng ar gyfaint y dyluniad, a effeithiodd ymhellach ar effeithlonrwydd.

3. Cyfyngiadau samplu.Cydnabuwyd bod y fethodoleg brofi - gan gynnwys nifer y samplau, lleoliadau samplu, a chynrychioldeb y data - yn annigonol ar gyfer gwerthusiad perfformiad diffiniol. Mae'r 58-70% a fesurwyd yn debygol o fod yn amcangyfrif ceidwadol.

Ac eto, er gwaethaf rhedeg un tanc lle nodwyd dau, cyflawnodd y system yr hyn oedd yn bwysig:dim cau i lawr oherwydd methiant y system oeri mewn 13 o dymhorau llifogydd. When combined with alternating forward-reverse cooling system operation, no severe wear or clogging was found in cooler end covers or pipes during inspections. The honeycomb settler did not need to achieve 98% removal to succeed - it only needed to remove enough of the >Ffracsiwn 0.025 mm i gadw'r oeryddion yn glir. Gwnaeth.

BETH MAE HYN YN EI OLYGU AR GYFER GORSAFOEDD HYDROPŴER ERAILL

1.Mae setlwyr tiwbiau ar oleddf yn gweithio i ddŵr oeri diwydiannol - nid dim ond ar gyfer trin dŵr yfed. Mae'r targed perfformiad yn wahanol (tynnwch gronynnau bras, nid cyflawni eglurder is-NTU), ond mae'r egwyddorion hydrolig yn union yr un fath.

2.Mae dewis deunydd yn dibynnu ar y cais. Gweithiodd diliau papur am bedair blynedd ar 40,000 yuan. Parhaodd alwminiwm naw mlynedd (ac yn cyfrif) yn 120,000 yuan. Ar gyfer gosodiadau heddiw, mae PVC a PP yn cynnig tir canol cost-gwydnwch na allai papur nac alwminiwm gyfateb ym 1975.

3.Gall un tanc rhy fach ddarparu dibynadwyedd gweithredol o hyd os yw'r targed dylunio wedi'i ddiffinio'n gywir. Roedd tanc Bapanxia yn hanner yr arwynebedd gofynnol - ond oherwydd mai amddiffyniad oerach oedd y nod, nid eglurder perffaith, llwyddodd.

4.Ar gyfer gorsafoedd ynni dŵr ar afonydd sy'n llawn gwaddod, mae setlwyr tiwbiau ar oleddf diliau yn cynnig cymhlethdod technegol isel, cost isel, gwaddodiad cyflym, ac ôl troed bach - manteision sy'n arbennig o werthfawr pan fo cyfyngiad gofodol ar safle'r orsaf.