Hüdroenergia jahutusvee kärgstruktuuri kaldtorude settijad: 13 üleujutuste hooaega, Bapanxia ei seisanud

Sette{0}}raskel jõel asuval hüdroelektrijaamal on probleem, mida enamik veetöötlusinseneridest kunagi ei näe: turbiini{1}}generaatorite jahutusvesi kannab nii palju liiva ja rohtu, et ummistab jahutid. Staatori pooli temperatuur tõuseb. Laagrid kuumenevad üle. Seade lülitub välja võrguühenduseta - mitte mehaanilise vea tõttu, vaid seetõttu, et vesi, mis peaks seda jahutama, on muutunud abrasiivseks suspensiooniks. Bapanxia hüdroelektrijaamas seisid kolm 36 000 kW võimsusega Rootsi{9}}ehitatud seadet igal üleujutushooajal silmitsi täpselt selle ohuga. 1975. aastal paigaldas jaam kärgstruktuuriga kaldega torusettija. Järgmise üle13 üleujutuste hooaega- seitse kuud aastas, aprillist oktoobrini - jahutussüsteemi rikke tõttu ei kaotatud ühtegi seadet.

JAHUTUSVEE PROBLEEMI EI SAA LAHENDADA ÜKSKI PUMP

Suure setetekoormusega jõgede hüdroelektrijaamad seisavad silmitsi hooajalise kriisiga. Üleujutushooaegadel kannab reservuaari vesi liiva kontsentratsioone, mis oleks munitsipaalveepuhastusjaamas mõeldamatu. Kui see vesi võetakse üksuse jahutamiseks otse tammi eest, pakib liiv ja taimejäätmed jahutitorud tihedalt kokku. Ummistus on mehaaniline ning jahutite täielik - puhastamine ja süvendamine on äärmiselt keeruline, aega-nõudev ja sageli kahjustab seadmeid. Mõned jaamad kasutavad torude loputamiseks jahutussüsteemi vahelduvat edasi- ja tagurpidi töötamist, kuid see aitab ainult osaliselt: see ei suuda ummistust täielikult kõrvaldada ja pidev ümberpööramine kiirendab jahutitorude endi kulumist.

Šveitsis Bapanxias{0}}valmistatud jahutid kehtestasid ranged veekvaliteedi nõuded. Vaja oli settelahust -, mis saaks hakkama20 kg/m³ sissevoolu setete kontsentratsioonüleujutuste tippaegadel ja siiski tarnida piisavalt puhast vett kolme 36 MW ploki jahutamiseks.

KUIDAS KÄESEKÄRGTORUD TEHA MIDA AVATUD PAAK EI SUUDA

Kärgstruktuuriga kaldtorusettide projekteerimisel lähtuti kolmest madalas{0}}kihi settimise teooriast tuletatud põhimõttest:

Põhimõte 1 - Pindala korrutamine.Sedimentatsioon on veepinna funktsioon. Kärgstruktuuriga kaldtorude lisamine suurendab efektiivset settimisala võrrakümneid kordivõrreldes sama jalajäljega avatud paagiga. Rohkem ala tähendab kiiremat eraldamist.

Põhimõte 2 - Laminaarne voolu stabiliseerimine.Läbi kärgstruktuuride rakkude voolav vesi on erakordselt suure märja perimeetriga, mis vähendab dramaatiliselt hüdraulilist raadiust. See langetab Reynoldsi arvu, stabiliseerides voolu laminaarseks režiimiks. Sette ja vesi eralduvad puhtalt - ilma turbulentsita, et hoida osakesi suspensioonis.

Põhimõte 3 - Muda-kihi settimine.Kaldtorude sees settib sete muda{0}}kihi režiimis. See mitte ainult ei lühenda settimiskaugust ja -aega, vaid suurendab ka efektiivset settimispinda, suurendades üldist tõhusust. Mudelkatsed mõõtkavas 1:1 näitasid, et sissevoolu setete kavandatud kontsentratsioonil 20 kg/m³ ja pinnakoormusel3–5 m³/m²·h, saavutati setete eemaldamise kiirus92–98%, kus ainult 3% heitvee osakestest ületab 0,025 mm - kriitilist suurust, millest alates algab jahuti ummistus.

SÜSTEEM: TAMMISE SISSÕTMISTEST JAHUTUSVEE PÄÄRINI

Tammi ette ehitati spetsiaalne veevõtukoht, mille ülemised ja alumised sadamad toimisid vastastikuse tagavarana. Igal pordil on fikseeritud prügikasti; tavaline teisaldatav prügikast sisselaske esiküljel püüab kinni suurema veekogu umbrohu ja prahi. Vesi tõmmatakse läbi pumbamaja ülesvoolu pool asuva jaotustoru ja jagatakse neljaks liiniks, mida toidavad neli12Sh-19 tsentrifugaalpumbad(kõik neli toetavad üksteist). Automaatne kurn enne iga pumpa tagab lõpliku filtri peene prahi jaoks enne vee sisenemist settepaaki.

Paagi sees -Läbimõõt 18 m, kõrgus 18 m, vabaparras 0,3 m- vesi tõuseb läbi jaotustoru väljalaskekiirusega 50 mm/s. Kiirus ülespoole veepinnal on õrn0,2–0,8 mm/s. Pärast kärgtorude läbimist tõuseb selitatud vesi üles ja kogutakse külgmiste avade kaudu kaheksale radiaalsele lühikesele kogumiskünale (vt joonis 1), mis toidavad ümber paagi perimeetri rõngakujulisse kogumisküna. Sealt juhib φ500 mm väljalasketoru töödeldud vesi kõiki seadmeid teenindavasse jahutusveekogusse. Kasutatud jahutusvesi voolab täielikult sabatorusse.

Setinenud settepiisad a60 kraadine kooniline punkerpaagi põhjas ja juhitakse mudatoru kaudu sabasesse. Paagi struktuur on näidatud joonisel 2.

KÄESKÄRGE SPETSIFIKATSIOON - JA MATERJALI TÄIENDUS

Kärgrakud on korrapärased kuusnurgad, millel on a50 mm sisse kirjutatud ringi läbimõõt. Iga torumoodul on1 m pikk, 60 kraadise nurga all, mis annab vertikaalseks kõrguseks 0,866 m. Torud on kokku pandud 1 × 0,5 × 0,5 m ristkülikukujulisteks kärgstruktuurideks.

Kasutatud algne 1975. aasta installatsioonpaberist kärgstruktuuri- 80 g Jiamusi jõupaber, mis on kastetud fenoolvaiku ja kuum{1}}kõvendatud. Paberi kärgstruktuuri maksumus40 000 jüaani. See töötas, kuid materjalil olid selged piirangud: nõrk tugevus ja sitkus ning see vananes. Pärast nelja aastat tegutsemist, in1979, asendati paberist kärgstruktuurigaalumiiniumist kärgstruktuurihinnaga120 000 jüaani- kolm korda kallim, kuid palju vastupidavam. Pärast üheksa aastat kestnud töötamist ilmnes alumiiniumil vaid väike pinnakorrosioon ja see jäi struktuurselt puutumatuks.

Betoonipaak ise vajalik1400 m³ betooni, 50 tonni terasarmatuuri, ja maksumus160 000 jüaani. Kokku - paak, paberist kärgstruktuuri ja hiljem alumiiniumi uuendamine - oli koguinvesteering 320 000 jüaani. Süsteemi puhul, mis kaitses kolme 36 MW turbiin{7}}generaatorit üle kümne aasta, oli see tagasihoidlik.

VÄLJU TULEMUS: 83 NÄIDIST ÜLE 4 AASTA

Aastatel 1977–1980 koguti tehas ja veehoidla ala seirejaam83 paarisveeproovipaagi sisse- ja väljalaskeava juures, analüüsides nii setete kontsentratsiooni kui ka osakeste suuruse jaotust. Tulemused räägivad ühtse loo:

1.Jäme sete (d > 0,025 mm) settis hästi. Heitvesi sisaldas ainult10–15%sissevoolus leiduvatest jämedatest osakestest - kõrge ummistumist põhjustava fraktsiooni eemaldamise määr.

2.Osakeste keskmine suurus heitvees oli pidevalt väiksem kui sissevoolus. Paak tegi täpselt seda, milleks ta oli ette nähtud: eemaldas valikuliselt suuremad, ummistuvad{1}}osakesed.

3.Settete osakaal, mille d < 0,025 mm, heitvees suurenes, samas kui d > 0,025 mm protsent vähenes -, mis kinnitab probleemse jämefraktsiooni valikulist eemaldamist.

4.Setete eemaldamise efektiivsus paranes sissevoolu kontsentratsiooniga. Projekteeritud sissevoolu juures 20 kg/m³ ületas kogueemaldus65%.

Tabel 1: eemaldamise efektiivsus osakeste suuruse järgi (d > 0,025 mm piir)

Tabel kinnitab, et jämeda fraktsiooni (d > 0,025 mm) eemaldamise efektiivsus on tugev, samas kui peenfraktsioon (d < 0,025 mm) läbib kergemini -, mis on vastuvõetav, kuna jämedad osakesed põhjustavad jahedamat ummistumist.

Tabel 2: setete transpordikiirus ja eemaldamise efektiivsus (1980. aasta mõõtmisandmed)

Kõik kolm mõõtmisperioodi näitavad eemaldamismäärasid üle 50%, kõrgeim määr -70%- langeb kokku kõrgeima sissevoolu kontsentratsiooniga (9,52 kg/m³ keskmine). See kinnitab suundumust:mida mustem on sissetulev vesi, seda tõhusamalt settija setteid eemaldab- täpselt selline käitumine, mida on vaja üleujutuse-hooaja tippajal.

MIKS VÄLJAANDMED MUDELIL - VÄHESED JA MIKS SEE POLNUD TÄHTIS

Mudelitestid ennustasid 92–98% eemaldamist kavandatud laadimisel. Põlluandmed näitasid 58–70%. Seda lõhet selgitavad kolm tegurit:

1. Ühe paagiga-operatsioon kahe-paagi konstruktsiooniga.Jaam vajas jahutusvett 1280 m³/h. Projekti arvutus -, mis põhines vajalikul settepinnal 427 m² -, nõudiskaks tanki(kumbki 254,5 m²). Kohapiirangute tõttu ehitati ainult üks. Üksik paak ületas pidevalt kavandatud pinnakoormust. Retentsiooniaeg kärgstruktuuri torudes oli lühem, kui mudel eeldas, ja settimise efektiivsus kannatas vastavalt.

2. Madalam-kui-disainitud mõjutav kontsentratsioon.13 kasutusaasta jooksul oli setete ööpäevane keskmine kontsentratsioon ainult 20 kg/m³kaks kuni kolm päeva aastas- ja mõne aasta pärast üldse mitte. Paak töötas suurema osa oma elueast tunduvalt allapoole kavandatud mõjukoormust. Ka muda ei lastud välja projekteeritud mahus, mis mõjutas veelgi tõhusust.

3. Proovide võtmise piirangud.Testimismetoodika -, sealhulgas proovide arv, proovivõtukohad ja andmete representatiivsus - tunnistati ebapiisavaks lõplikuks toimivuse hindamiseks. Mõõdetud 58–70% on tõenäoliselt konservatiivne hinnang.

Ja hoolimata sellest, et kasutati ühte paaki, kus oli ette nähtud kaks, andis süsteem olulise:null sundseiskamist jahutussüsteemi rikke tõttu 13 üleujutushooajal. 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 >0,025 mm fraktsioon, et jahutid oleks selged. See läks küll.

MIDA SEE TÄHENDAB TEISTE HÜÜJJAAMADE KOHTA

1.Kaldtorude settijad töötavad tööstusliku jahutusvee - ja mitte ainult joogivee töötlemise jaoks. Toimivuseesmärk on erinev (eemaldage jämedad osakesed, mitte saavutage sub-NTU selgust), kuid hüdraulilised põhimõtted on identsed.

2.Materjali valik sõltub rakendusest. Paberist kärgstruktuuri töötas neli aastat 40 000 jüaani. Alumiinium kestis üheksa aastat (ja lugedes) 120 000 jüaani. Tänapäeva paigaldiste jaoks pakuvad PVC ja PP kulu{7}}vastupidavuse keskteed, millele 1975. aastal ei sobinud ei paber ega alumiinium.

3.Üks alamõõduline paak võib siiski tagada töökindluse, kui kavandatud eesmärk on õigesti määratletud. Bapanxia tank oli pool nõutavast pindalast -, kuid kuna eesmärk oli jahedam kaitse, mitte täiuslik selgus, siis see õnnestus.

4.Settetega{0}}koormatud jõgedel asuvate hüdroelektrijaamade jaoks pakuvad kärgstruktuuriga kaldega torusetitajad madalat tehnilist keerukust, madalat hinda, kiiret settimist ja väikese jalajäljega - eeliseid, mis on eriti väärtuslikud, kui jaama asukoht on ruumiliselt piiratud.