凝汽器膠球清洗循環(huán)水二次濾網(wǎng)使用性能說明？
凝汽器膠球清洗循環(huán)水二次濾網(wǎng)使用性能說明？提出一種網(wǎng)板條搭接型凝汽器膠球清洗循環(huán)水二次濾網(wǎng)并采用數(shù)值模擬方法研究了不同搭接角度二次濾網(wǎng)的流動(dòng)性能結(jié)果表明:二次濾網(wǎng)不僅具備高度過濾作用其整流特性及阻力特性都優(yōu)于傳統(tǒng)沖孔型二次濾網(wǎng)且60°的二次濾網(wǎng)好循環(huán)水通過搭接角度為60°的濾網(wǎng)后管道內(nèi)形成分布均勻的速度場和壓力場且在凝汽器進(jìn)口水室中形成了有利于改善凝汽器管束區(qū)域換熱的渦流分布狀態(tài)研究結(jié)果為二次濾網(wǎng)的開發(fā)提供了新思路。
為了防止凝汽器循環(huán)水中的雜質(zhì)進(jìn)入凝汽器改善循環(huán)水的清潔度各電廠普遍采用二次濾網(wǎng)過濾循環(huán)水中的雜質(zhì)以提高凝汽器的換熱效率，但加裝二次濾網(wǎng)之后必然會(huì)使循環(huán)水的流動(dòng)受到一定的阻力從而增加循環(huán)水泵的功耗因此對二次濾網(wǎng)工作性能的優(yōu)化研究一直受到廣泛關(guān)注對二次濾網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造，對二次濾網(wǎng)膠球清洗裝置進(jìn)行了研究與改造，則針對二次濾網(wǎng)工作原理設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制邏輯除了對二次濾網(wǎng)系統(tǒng)和控制裝置的研究外有學(xué)者還開展了對濾網(wǎng)本身流動(dòng)特性的研究，模擬分析了井字型二次濾網(wǎng)對水流流動(dòng)特性的影響指出井字型二次濾網(wǎng)整流效果更加明顯，則通過實(shí)驗(yàn)對沖孔型和井字型濾網(wǎng)的整流性能進(jìn)行了對比進(jìn)一步印證了這一結(jié)論同時(shí)也說明二次濾網(wǎng)的網(wǎng)口結(jié)構(gòu)對濾網(wǎng)的流動(dòng)特性有很大的影響。因此本文提出一種網(wǎng)板條搭接型凝汽器膠球清洗循環(huán)水二次濾網(wǎng)并利用數(shù)值模擬方法分析了不同搭接角度下的二次濾網(wǎng)的整流特性和阻力特性為二次濾網(wǎng)的開發(fā)提供了新思路
１數(shù)值模擬法
１.１物理模型
參照某電廠凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)建立了原比例物理模型其中包括冷卻水管道部分、二次濾網(wǎng)部分、凝汽器、循環(huán)冷卻水進(jìn)出口水室、回水室及換熱管部分而二次濾網(wǎng)部分包含傳統(tǒng)沖孔型二次濾網(wǎng)及開孔率相同但網(wǎng)條搭接角度不同的４種二次濾網(wǎng)計(jì)算用物理模型及網(wǎng)格劃分如圖１所示其中濾網(wǎng)部分的網(wǎng)條及其不同角度的搭接方式如圖２所示
圖１物理模型及網(wǎng)格劃分
圖２沖孔型和二次濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
等腰梯形中間部分采用矩形出流面采用等腰三角形且迎水面腰長遠(yuǎn)小于背水面腰長搭接方式特點(diǎn):上層網(wǎng)板條的迎水面嵌入在下層網(wǎng)板條的背水面中形成水流過渡區(qū)，上層網(wǎng)板條的等腰三角形出水面部分形成濾網(wǎng)出流區(qū)，下層網(wǎng)板條的等腰梯形迎水面部分形成濾網(wǎng)迎水區(qū)
２.１循環(huán)水管道速度場分析
圖３所示為安裝不同搭接角度的二次濾網(wǎng)時(shí)循環(huán)水管道中心截面處速度分布云圖從圖３(ａ)可以看出未加裝二次濾網(wǎng)時(shí)由于彎管對水流的離心力作用彎管內(nèi)側(cè)呈現(xiàn)高速水流區(qū)彎管外側(cè)呈低速水流區(qū)且水流速度沿彎管外側(cè)向彎管內(nèi)側(cè)方向逐漸增加呈帶狀分布流場均勻性極差安裝沖孔型濾網(wǎng)后(圖３(ｂ))使得豎直管道內(nèi)流場分布的均勻性得到改善鑒于沖孔型二次濾網(wǎng)的中心對稱結(jié)構(gòu)使相同進(jìn)入條件的水流具有了相同的流動(dòng)特性終使經(jīng)過球形二次濾網(wǎng)的循環(huán)水速度分布呈現(xiàn)對稱分布狀
圖３循環(huán)水管道中心截面處速度分布云圖由圖３(ｃ)~圖３(ｆ)可以看出安裝二次濾網(wǎng)時(shí)的整流效果與沖孔型濾網(wǎng)截然不同安裝３０°和４５°搭接角度的二次濾網(wǎng)時(shí)濾網(wǎng)后水流速度分布狀態(tài)基本未受影響安裝60°搭接角度的二次濾網(wǎng)時(shí)濾網(wǎng)后水流速度分布狀態(tài)受到影響的范圍廣安裝９０°搭接角度的二次濾網(wǎng)時(shí)管道內(nèi)、外側(cè)水流速度分布相差極大
考慮網(wǎng)條形狀為且其等腰梯形的迎水面腰長遠(yuǎn)小于其等腰三角形的背水面腰長故其自身對水流有一定增速作用當(dāng)結(jié)合不同的網(wǎng)條搭接角度時(shí)會(huì)對水流在濾網(wǎng)過渡區(qū)的流動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生不同影響進(jìn)而影響濾網(wǎng)出流區(qū)水流速度分布狀態(tài)其中與60°搭接角度結(jié)合時(shí)對二次濾網(wǎng)的整流效果產(chǎn)生了積極影響
２.２循環(huán)水管道壓力場分析
圖４為安裝不同搭接角度二次濾網(wǎng)時(shí)循環(huán)水管道中心截面處壓力分布云圖從圖４可以看出不同搭接角度的濾網(wǎng)對濾網(wǎng)后水流壓力場的分布影響不同且壁面附近壓
圖4循環(huán)水管道中心截面處壓力分布云圖
力場的分布情況相差大當(dāng)水流流過不同搭接角度的二次濾網(wǎng)時(shí)壁面附近水流方向及流速在出流區(qū)中發(fā)生改變相互干擾及與壁面撞擊情況嚴(yán)重壁面附近形成高壓區(qū)而管道中心處于低壓區(qū)而水流流經(jīng)60°搭接角度的二次濾網(wǎng)進(jìn)行整流后壁面附近的水流基本沿管道方向流出水流相互之間及與壁面之間發(fā)生碰撞情況較緩濾網(wǎng)后水流從低壓層流入高壓層
2.3凝汽器內(nèi)循環(huán)水的三維流線分析
為了更加直觀地展現(xiàn)安裝不同搭接角度的二次濾網(wǎng)對凝汽器中水流分布狀態(tài)的影響模擬得到了安裝不同搭接角度濾網(wǎng)時(shí)凝汽器內(nèi)循環(huán)水的三維流線及進(jìn)口水室中循環(huán)水流線的側(cè)視圖如圖5所示
圖5安裝不同搭接角度的二次濾網(wǎng)時(shí)凝汽器內(nèi)循環(huán)水的三維流線圖由圖5可以看出不同搭接角度的二次濾網(wǎng)改變了循環(huán)水流入凝汽器進(jìn)口水室中的渦流分布狀態(tài)從而影響了循環(huán)水流入換熱管束區(qū)時(shí)的水流分布狀態(tài)當(dāng)網(wǎng)條搭接角度為30°和60°時(shí)水流沿y軸正方向流入凝汽器進(jìn)口水室然后在平行于換熱管入口截面方向上產(chǎn)生一半順時(shí)針流動(dòng)和一半逆時(shí)針流動(dòng)的渦流后流入換熱管此時(shí)兩側(cè)渦流相互影響較小水流流動(dòng)分布情況較好當(dāng)網(wǎng)條搭接角度為45°和90°時(shí)水流沿y軸正方向流入凝汽器進(jìn)口水室后在垂直于換熱管入口截面方向上遠(yuǎn)離換熱管入口位置一側(cè)產(chǎn)生渦流而在靠近換熱管入口位置一側(cè)則以直接流入換熱管為主此時(shí)遠(yuǎn)離換熱管入口位置一側(cè)產(chǎn)生的渦流將與靠近換熱管入口位置一側(cè)的渦流發(fā)生相互碰撞渦流分布雜亂無
導(dǎo)致?lián)Q熱管進(jìn)口處水流分布均勻性極差不利于管內(nèi)換熱
2.4二次濾網(wǎng)的阻力特性分析
不同循環(huán)水流量下二次濾網(wǎng)的阻力特性如圖6所示從圖6可以看出同一工況下水流流經(jīng)沖孔型二次濾網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的壓降始終高于流經(jīng)網(wǎng)條搭接型二次濾網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的壓降且隨著循環(huán)水流量增大兩種二次濾網(wǎng)的壓降均增大但流經(jīng)沖孔型二次濾網(wǎng)時(shí)壓降的增加值始終高于二次濾網(wǎng)由此可知網(wǎng)板條搭接型二次濾網(wǎng)的阻力特性優(yōu)于傳統(tǒng)沖孔型二次濾網(wǎng)
從圖6還可以看出相同工況下搭接角度不同的翼形二耗指標(biāo)其年平均負(fù)荷率還維持在７０％以上因此終確定１０４０ｍｍ末葉作為末級葉片
５改造后經(jīng)濟(jì)性分析
汽輪機(jī)改造后缸效率較改造前有較大程度的提高熱耗明顯降低在１００％ＴＨＡ工況下三缸效率可以達(dá)到８４.５％、９２％、８９％機(jī)組熱耗降低至７７５８.８ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)較改前降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)機(jī)組改造前后機(jī)組負(fù)荷與熱耗的關(guān)系曲線如圖２所示
圖２改造前后機(jī)組負(fù)荷與熱耗關(guān)系曲線
改造后部分負(fù)荷與額定負(fù)荷熱耗升高值均控制在合理范圍內(nèi)相比于１００％負(fù)荷７５％負(fù)荷時(shí)熱耗升高不超過１２０ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)５０％負(fù)荷時(shí)熱耗升高不超過４５０ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)與改造前相比部分負(fù)荷時(shí)熱耗增幅明顯降低這是由于０號高加的啟用提高了給水溫度和循環(huán)熱效率帶來的附加收益使得部分負(fù)荷時(shí)的經(jīng)濟(jì)性提高所致與改造前相比機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗可降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)按照管道效率９９％、鍋爐效率９３％計(jì)算電廠發(fā)電煤耗降低１４.３ｇ/(ｋＷ.ｈ)按照年利用小時(shí)數(shù)為５５００ｈ、標(biāo)煤８００元/ｔ計(jì)算每年可節(jié)約標(biāo)煤２７５２７ｔ節(jié)約燃料費(fèi)用２２０２萬元
本文就３５０ＭＷ超臨界機(jī)組通流改造熱力設(shè)計(jì)問題從系統(tǒng)配置、通流選型等方面進(jìn)行了分析和論述給出目前合理的改造方案結(jié)果表明通流改造后的機(jī)組熱耗可較改造之前降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)收益明顯可以滿足國家節(jié)能減排的政策要求為電廠帶來顯著的經(jīng)濟(jì)收益。
圖６二次濾網(wǎng)的阻力特性比較
次濾網(wǎng)的阻力特性存在差異其中當(dāng)水流流經(jīng)60°搭接角
度的二次濾網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的壓降始終低于其它搭接角度下
的二次濾網(wǎng)且當(dāng)循環(huán)水流量改變量相同時(shí)60°
搭接角度的二次濾網(wǎng)的壓降增加量始終小于其它搭接
角度下的二次濾網(wǎng)由此可知60°搭接角度二次濾網(wǎng)的阻力特性佳
本文提出的凝汽器膠球清洗循環(huán)水二次濾網(wǎng)可使管內(nèi)循環(huán)水分布特性發(fā)生較大改變不同搭接角度下的二次濾網(wǎng)整流特性始終優(yōu)于傳統(tǒng)沖孔型二次濾網(wǎng)在相同循環(huán)水流量下二次濾網(wǎng)的前后壓降始終小于傳統(tǒng)沖孔型二次濾網(wǎng)的前后壓降60°搭接角度的二次濾網(wǎng)整流效果好阻力小并在凝汽器進(jìn)口水室中形成了有利于改善凝汽器管束區(qū)域換熱的渦流分布狀態(tài)本文的研究為二次濾網(wǎng)的開發(fā)提供了新思路。
