Peneroka Tiub Cenderung Honeycomb Untuk Air Penyejuk Hidro: 13 Musim Banjir, Sifar Penutupan Di Bapanxia

Stesen janakuasa hidro di sedimen-sungai berat mempunyai masalah yang tidak pernah dilihat oleh kebanyakan jurutera rawatan air: air penyejuk untuk turbin-unit penjana membawa begitu banyak pasir dan rumput sehingga menyumbat pepejal penyejuk. Suhu gegelung pemegun meningkat. Galas terlalu panas. Unit berjalan di luar talian - bukan kerana kerosakan mekanikal, tetapi kerana air yang sepatutnya menyejukkannya telah bertukar menjadi buburan yang melelas. Di Stesen Kuasa Hidro Bapanxia, ​​tiga unit binaan Sweden 36,000 kW-menghadapi ancaman tepat ini setiap musim banjir. Pada tahun 1975, stesen itu memasang peneroka tiub condong sarang lebah. Pada seterusnya13 musim banjir- tujuh bulan setahun, April hingga Oktober - tiada satu unit pun hilang akibat kegagalan sistem penyejukan.

MASALAH AIR PENYEJUKAN TIADA PAM BOLEH SELESAIKAN

Stesen janakuasa hidro di sungai dengan muatan sedimen berat menghadapi krisis bermusim. Semasa musim banjir, air takungan membawa kepekatan pasir yang tidak dapat difikirkan di loji rawatan air perbandaran. Jika air ini diambil terus dari hadapan empangan untuk penyejukan unit, pasir dan serpihan tumbuhan bungkus tiub penyejuk dengan ketat. Sekatan adalah mekanikal dan - pembersihan dan pengorekan penyejuk adalah amat sukar,-memakan masa dan selalunya merosakkan peralatan. Sesetengah stesen menggunakan operasi sistem penyejukan ke hadapan dan undur berselang-seli untuk menyiram tiub, tetapi ini hanya sebahagiannya membantu: ia tidak dapat membersihkan penyumbatan sepenuhnya, dan pembalikan berterusan mempercepatkan haus pada paip penyejuk itu sendiri.

Penyejuk buatan Switzerland-di Bapanxia mempunyai keperluan kualiti air yang ketat. Penyelesaian pemendapan diperlukan - yang boleh dikendalikan20 kg/m³ kepekatan sedimen pengaruhsemasa puncak banjir dan masih menghantar air bersih yang mencukupi untuk menyejukkan tiga unit 36 ​​MW.

BAGAIMANA TIUB SARANG MADU MELAKUKAN APA YANG TIDAK BOLEH TANGKI TERBUKA

Peneroka tiub condong sarang lebah direka bentuk berdasarkan tiga prinsip yang diperoleh daripada teori pemendapan lapisan{0}}cetek:

Prinsip 1 - Pendaraban kawasan.Sedimentasi adalah fungsi luas permukaan air. Menambah tiub condong sarang lebah meningkatkan kawasan mendap berkesan sebanyakberpuluh kaliberbanding dengan tangki terbuka dengan jejak yang sama. Lebih banyak kawasan bermakna pemisahan lebih cepat.

Prinsip 2 - Penstabilan aliran Laminar.Air yang mengalir melalui sel sarang lebah mempunyai perimeter basah yang sangat besar, yang secara mendadak mengurangkan jejari hidraulik. Ini menurunkan nombor Reynolds, menstabilkan aliran ke dalam rejim lamina. Sedimen dan air diasingkan dengan bersih - tiada pergolakan untuk mengekalkan zarah dalam ampaian.

Prinsip 3 - Enapcemar-pendapan lapisan.Di dalam tiub condong, sedimen mendap dalam mod lapisan-enapcemar. Ini bukan sahaja memendekkan jarak dan masa penyelesaian tetapi juga meningkatkan permukaan pengendapan yang berkesan, meningkatkan kecekapan keseluruhan. Ujian model pada skala 1:1 menunjukkan bahawa pada kepekatan sedimen pengaruh reka bentuk 20 kg/m³ dan beban permukaan3–5 m³/m²·h, kadar penyingkiran sedimen dicapai92–98%, dengan hanya 3% daripada zarah efluen melebihi 0.025 mm - saiz kritikal di mana penyumbatan yang lebih sejuk bermula.

SISTEM: DARIPADA PENGAMBILAN EMPANGAN KE KEPALA AIR PENYEJUKAN

Pengambilan air khusus telah dibina di hadapan empangan, dengan pelabuhan atas dan bawah berfungsi sebagai sandaran bersama. Setiap port mempunyai rak sampah tetap; rak sampah mudah alih yang biasa di bahagian hadapan pengambilan memintas rumpai akuatik dan serpihan yang lebih besar. Air ditarik melalui paip pengepala di bahagian hulu rumah pam dan berpecah kepada empat baris, disuap oleh empatPam emparan 12Sh-19(keempat-empatnya menyokong satu sama lain). Penapis automatik sebelum setiap pam menyediakan penapis akhir untuk serpihan halus sebelum air memasuki tangki pemendapan.

Di dalam tangki -Diameter 18 m, ketinggian 18 m, papan bebas 0.3 m- air naik melalui palung pengedaran pada halaju alur keluar 50 mm/s. Halaju ke atas pada permukaan air adalah lembut0.2–0.8 mm/s. Selepas melalui tiub sarang lebah, air yang dijernihkan naik dan dikumpulkan melalui bukaan sisi pada lapan palung pengumpulan pendek jejari (lihat Rajah 1), yang memasuki palung pengumpulan anulus di sekeliling perimeter tangki. Dari situ, paip keluar φ500 mm menghantar air terawat ke pengepala air penyejuk yang menyediakan semua unit. Air penyejuk terpakai dilepaskan sepenuhnya ke dalam tailrace.

Sedimen termendap jatuh ke dalam acorong kon 60 darjahdi bahagian bawah tangki dan dilepaskan ke tailrace melalui paip enap cemar. Struktur tangki ditunjukkan dalam Rajah 2.

SPESIFIKASI SARANG MADU - DAN NAIK TARAF BAHAN

Sel-sel sarang lebah ialah heksagon sekata dengan aDiameter bulatan bertulis 50 mm. Setiap modul tiub adalah1 m panjang, condong pada 60 darjah, memberikan ketinggian menegak 0.866 m. Tiub-tiub itu dipasang ke dalam unit sarang lebah segi empat tepat 1 × 0.5 × 0.5 m.

Pemasangan asal 1975 digunakansarang lebah kertas- 80 g Kertas kraf Jiamusi dicelup dalam resin fenolik dan haba-diawetkan. Kos sarang lebah kertas40,000 yuan. Ia berkesan, tetapi bahan itu mempunyai batasan yang jelas: kekuatan dan keliatan yang lemah, dan ia berumur. Selepas empat tahun beroperasi, di1979, sarang lebah kertas digantikan dengansarang lebah aluminiumdengan kos sebanyak120,000 yuan- tiga kali ganda harga, tetapi jauh lebih tahan lama. Selepas sembilan tahun operasi berikutnya, aluminium hanya menunjukkan kakisan permukaan kecil dan kekal utuh dari segi struktur.

Tangki konkrit itu sendiri diperlukan1,400 m³ konkrit, 50 tan tetulang keluli, dan kos160,000 yuan. Secara keseluruhannya - tangki, sarang lebah kertas dan kemudian naik taraf aluminium - jumlah pelaburan ialah 320,000 yuan. Untuk sistem yang akan melindungi tiga penjana turbin 36 MW-selama lebih sedekad, ini adalah sederhana.

PRESTASI BIDANG: 83 SAMPEL LEBIH 4 TAHUN

Antara tahun 1977 dan 1980, loji dan stesen pemantau kawasan takungan mengumpul83 sampel air berpasangandi salur masuk dan keluar tangki, menganalisis kedua-dua kepekatan sedimen dan taburan saiz zarah. Hasilnya menceritakan kisah yang konsisten:

1.Enapan kasar (d > 0.025 mm) mendap dengan baik. Efluen yang terkandung sahaja10–15%daripada zarah kasar yang terdapat dalam influen - kadar penyingkiran yang tinggi untuk pecahan yang sebenarnya menyebabkan tersumbat.

2.Saiz zarah median dalam efluen secara konsisten lebih kecil daripada dalam influen. Tangki itu melakukan apa yang direka bentuk untuk dilakukan: secara selektif mengeluarkan zarah bersaiz-yang lebih besar dan menyumbat.

3.Peratusan sedimen dengan d < 0.025 mm meningkat dalam efluen, manakala peratusan dengan d > 0.025 mm menurun - mengesahkan penyingkiran terpilih bagi pecahan kasar yang bermasalah.

4.Kecekapan penyingkiran sedimen bertambah baik dengan kepekatan influen. Pada pengaruh reka bentuk 20 kg/m³, penyingkiran keseluruhan melebihi65%.

Jadual 1: Kecekapan penyingkiran mengikut saiz zarah (d > 0.025 mm sempadan)

Jadual mengesahkan bahawa kecekapan penyingkiran untuk pecahan kasar (d > 0.025 mm) adalah kuat, manakala pecahan halus (d < 0.025 mm) melepasi lebih mudah - yang boleh diterima, kerana zarah kasar yang menyebabkan tersumbat yang lebih sejuk.

Jadual 2: Kadar pengangkutan sedimen dan kecekapan penyingkiran (data terukur 1980)

Ketiga-tiga tempoh pengukuran menunjukkan kadar penyingkiran melebihi 50%, dengan kadar tertinggi -70%- bertepatan dengan kepekatan influen tertinggi (purata 9.52 kg/m³). Ini mengesahkan trend:semakin kotor air yang masuk, semakin cekap peneroka mengeluarkan sedimen- betul-betul tingkah laku yang diperlukan semasa banjir-musim puncak.

KENAPA DATA MEDAN MENJADI PENDEK MODEL - DAN KENAPA IA TIDAK PENTING

Ujian model telah meramalkan penyingkiran 92-98% pada pemuatan reka bentuk. Data lapangan menunjukkan 58-70%. Tiga faktor menjelaskan jurang:

1. Operasi tangki tunggal-dengan reka bentuk dua-tangki.Stesen itu memerlukan 1,280 m³/j air penyejuk. Pengiraan reka bentuk - berdasarkan keluasan pemendapan yang diperlukan 427 m² - diperlukandua tangki(setiap 254.5 m²). Disebabkan kekangan tapak, hanya satu dibina. Tangki tunggal berjalan secara berterusan di atas beban permukaan reka bentuknya. Masa pengekalan di dalam tiub sarang lebah adalah lebih pendek daripada model yang diandaikan, dan kecekapan pemendapan terjejas dengan sewajarnya.

2. Lebih rendah-daripada-kepekatan pengaruh reka bentuk.Lebih 13 tahun beroperasi, purata kepekatan sedimen harian sebanyak 20 kg/m³ berlaku sahajadua hingga tiga hari setahun- dan dalam beberapa tahun, tidak sama sekali. Tangki itu menghabiskan sebahagian besar hayatnya beroperasi jauh di bawah beban pengaruh reka bentuk. Enapcemar juga tidak dilepaskan pada volum reka bentuk, yang seterusnya menjejaskan kecekapan.

3. Had persampelan.Metodologi ujian - termasuk bilangan sampel, lokasi pensampelan dan keterwakilan data - telah diakui sebagai tidak mencukupi untuk penilaian prestasi muktamad. 58–70% yang diukur berkemungkinan merupakan anggaran konservatif.

Namun, walaupun menjalankan satu tangki di mana dua telah ditentukan, sistem itu menyampaikan perkara yang penting:penutupan paksa sifar akibat kegagalan sistem penyejukan dalam 13 musim banjir. 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 >Pecahan 0.025 mm untuk memastikan penyejuk tetap bersih. Ia berlaku.

APA MAKNA INI UNTUK STESEN TENAGA HIDROPOWER YANG LAIN

1.Peneroka tiub condong bekerja untuk air penyejuk industri - bukan sahaja untuk rawatan air minuman. Sasaran prestasi adalah berbeza (buang zarah kasar, bukan mencapai sub-kejelasan NTU), tetapi prinsip hidraulik adalah sama.

2.Pilihan bahan bergantung pada aplikasi. Sarang lebah kertas bekerja selama empat tahun pada 40,000 yuan. Aluminium bertahan selama sembilan tahun (dan mengira) pada 120,000 yuan. Untuk pemasangan hari ini, PVC dan PP menawarkan kos-pertengahan ketahanan yang tidak dapat dipadankan oleh kertas mahupun aluminium pada tahun 1975.

3.Satu tangki bersaiz kecil masih boleh memberikan kebolehpercayaan operasi jika sasaran reka bentuk ditakrifkan dengan betul. Tangki Bapanxia adalah separuh daripada kawasan yang diperlukan - tetapi kerana matlamatnya ialah perlindungan yang lebih sejuk, bukan kejelasan sempurna, ia berjaya.

4.Untuk stesen janakuasa hidro di sungai yang sarat-sedimen, peneroka tiub condong sarang lebah menawarkan kerumitan teknikal yang rendah, kos rendah, pemendapan pantas dan kelebihan jejak kecil - yang amat berharga apabila tapak stesen dikekang dari segi ruang.