לתחנת כוח הידרומית על נהר כבד-יש בעיה שרוב מהנדסי טיפול במים לא רואים לעולם: מי הקירור של יחידות הטורבינה-נושאות כל כך הרבה חול ועשב שהם סותמים את המצננים. טמפרטורות סליל הסטטור עולות. מיסבים מתחממים יתר על המידה. היחידה מופעלת במצב לא מקוון - לא בגלל תקלה מכנית, אלא בגלל שהמים שאמורים לקרר אותה הפכו לשפשוף שוחק. בתחנת כוח הידרו של Bapanxia, שלוש יחידות 36,000 קילוואט שוודיות-בנויות התמודדו עם האיום הזה בדיוק בכל עונת שיטפונות. בשנת 1975 התקינה התחנה מתנחל צינור נוטה חלת דבש. במהלך הבא13 עונות שיטפונות- שבעה חודשים בשנה, אפריל עד אוקטובר - אף יחידה אחת לא אבדה כתוצאה מכשל במערכת הקירור.
בעיית מי הקירור שאף משאבה לא יכולה לפתור
תחנות כוח מים בנהרות עם עומסי משקעים כבדים עומדות בפני משבר עונתי. בעונות השיטפונות, מי המאגר נושאים ריכוזי חול שלא יעלו על הדעת במפעל עירוני לטיפול במים. אם המים הללו נלקחים ישירות מחזית הסכר לקירור היחידה, חול ופסולת צמחים אורזים היטב את צינורות הקירור. החסימה היא מכנית ו- ניקוי וחיפור המצננים הם קשים ביותר, גוזלים זמן- ולעיתים קרובות פוגעים בציוד. חלק מהתחנות נוקטות לפעולה לסירוגין קדימה ואחורה של מערכת הקירור כדי לשטוף את הצינורות, אבל זה עוזר רק באופן חלקי: היא לא יכולה לנקות את הסתימה במלואה, וההיפוכים הקבועים מאיצים את השחיקה של צינורות הקירור עצמם.
לצידנים-שווייצריים ב-Bapanxia היו דרישות מחמירות לאיכות המים. היה צורך בפתרון שיקוע - כזה שיכול להתמודדריכוז משקעים משפיעים של 20 ק"ג/מ"רבזמן שיטפונות ועדיין מספקים מספיק מים נקיים כדי לקרר שלוש יחידות של 36 MW.
איך צינורות חלת דבש עושים מה שמיכל פתוח לא יכול
המתיישב עם צינורות משופעים של חלת דבש תוכנן על פי שלושה עקרונות שנגזרו מתיאוריית שקיעת השכבות הרדודות-:
עיקרון 1 - כפל שטח.שקיעה היא פונקציה של שטח פני המים. הוספת צינורות משופעים של חלת דבש מגדילה את אזור השקיעה האפקטיבי על ידיעשרות פעמיםבהשוואה למיכל פתוח באותו טביעת רגל. יותר שטח פירושו הפרדה מהירה יותר.
עיקרון 2 - ייצוב זרימה למינרית.למים הזורמים דרך תאי חלת הדבש יש היקף רטוב גדול במיוחד, אשר מקטין באופן דרמטי את הרדיוס ההידראולי. זה מוריד את מספר ריינולדס, מייצב את הזרימה למשטר למינרי. משקעים ומים נפרדים בצורה נקייה - ללא מערבולת כדי לשמור על חלקיקים בהשעיה.
עיקרון 3 - שקיעת שכבת בוצה-.בתוך הצינורות המשופעים, משקעים שוקעים במצב בוצה-שכבת. זה לא רק מקצר את המרחק והזמן, אלא גם מגדיל את משטח השקיעה האפקטיבי, ומגביר את היעילות הכוללת. בדיקות מודל בקנה מידה 1:1 הראו כי בתכנון ריכוז משקעים משפיעים של 20 ק"ג/מ"ר ועומס פני השטח של3–5 m³/m²·h, הגיע קצב הסרת המשקעים92–98%, כאשר רק 3% מחלקיקי הקולחים עולים על 0.025 מ"מ - הגודל הקריטי שבו מתחילה סתימה בקירור.
המערכת: מכניסת סכר ועד לראש מי קירור
מול הסכר נבנה פתח מים ייעודי, כאשר נמלים עליונים ותחתונים משמשים כגיבוי הדדי. לכל יציאה יש מתלה אשפה קבוע; מתלה זבל נפוץ בחזית היניקה מיירט עשבים ופסולת מים גדולים יותר. מים נמשכים דרך צינור כותרת בצד במעלה הזרם של בית המשאבה ומתפצלים לארבעה קווים, המוזנים על ידי ארבעהמשאבות צנטריפוגליות 12Sh-19(כל הארבעה מגבים זה את זה). מסננת אוטומטית לפני כל משאבה מספקת מסנן סופי לפסולת עדינה לפני שהמים נכנסים למיכל השקיעה.
בתוך הטנק -18 מ' קוטר, 18 מ' גובה, 0.3 מ' חופשי- המים עולים דרך שוקת הפצה במהירות יציאה של 50 מ"מ לשנייה. המהירות כלפי מעלה על פני המים היא עדינה0.2–0.8 מ"מ לשנייה. לאחר מעבר דרך צינורות חלת הדבש, מים מטוהרים עולים ונאספים דרך פתחי צד בשמונה שקתות איסוף קצרות רדיאליות (ראה איור 1), הניזונות לתוך שוקת איסוף טבעתית סביב היקף המיכל. משם, צינור יציאה של φ500 מ"מ מספק את המים המטופלים לראש מי הקירור המשרת את כל היחידות. מי הקירור המשומשים נשפכים במלואם לתוך רצועת הזנב.
משקעים מושבעים יורדים לתוך אהופר חרוטי 60 מעלותבתחתית המיכל ומוזרם אל צינור הזנב דרך צינור בוצה. מבנה הטנק מוצג באיור 2.
מפרט חלת הדבש - ושדרוג החומר
תאי חלת הדבש הם משושים רגילים עם אקוטר עיגול חרוט 50 מ"מ. כל מודול צינור הואאורך 1 מ', משופע ב-60 מעלות, נותן גובה אנכי של 0.866 מ'. הצינורות מורכבים ליחידות חלת דבש מלבניות בגודל 1 × 0.5 × 0.5 מ'.
המיצב המקורי משנת 1975 בשימושחלת דבש מנייר- 80 גרם נייר קראפט Jiamusi טבול בשרף פנולי ונרפא בחום. עלות חלת הדבש מנייר40,000 יואן. זה עבד, אבל לחומר היו מגבלות ברורות: חוזק וקשיחות גרועים, והוא התיישן. לאחר ארבע שנות פעילות, ב1979, חלת הדבש מנייר הוחלפה בחלת דבש מאלומיניוםבעלות של120,000 יואן- פי שלושה מהמחיר, אבל הרבה יותר עמיד. לאחר תשע שנים של פעולה לאחר מכן, האלומיניום הראה קורוזיה קלה של פני השטח בלבד ונשאר שלם מבחינה מבנית.
מיכל הבטון עצמו נדרש1,400 מ"ר בטון, 50 טונות של חיזוק פלדה, ועלות160,000 יואן. בסך הכל - מיכל, חלת דבש מנייר ושדרוג אלומיניום מאוחר יותר - ההשקעה הכוללת הייתה 320,000 יואן. עבור מערכת שתגן על שלושה גנרטורים של טורבינות-36 מגה-וואט במשך למעלה מעשור, זה היה צנוע.
| פרמטר עיצוב | ערך עיצובי | מצב הפעלה בפועל |
| קוטר מיכל × גובה | 18 m × 18 m | טנק בודד (שניים מתוכננים) |
| שטח שיקוע לכל מיכל | 254.5 m² | דרוש 508 מ"ר (2 מיכלים) |
| טעינת פני השטח | 3–5 m³/m²·h | ~5 m³/m²·h (מיכל יחיד) |
| קוטר תא הצינור | 50 מ"מ (עיגול רשום) | חלת דבש משושה |
| אורך / נטייה של הצינור | 1 מ' / 60 מעלות | גובה אנכי 0.866 מ' |
| חומר (מקורי → שדרוג) | נייר (שרף פנולי) | אלומיניום (משנת 1979) |
ביצועי שדה: 83 דוגמאות לאורך 4 שנים
בין השנים 1977-1980 נאספו המפעל ותחנת הניטור של אזור המאגר83 דגימות מים מזווגותבכניסה וביציאה של המיכל, ניתוח הן ריכוז המשקעים והן התפלגות גודל החלקיקים. התוצאות מספרות סיפור עקבי:
1.משקעים גסים (ד > 0.025 מ"מ) שקעו היטב. הקולחים הכילו רק10–15%של החלקיקים הגסים הקיימים בשפך - שיעור הסרה גבוה עבור החלק שגורם למעשה לסתימה.
2.גודל החלקיקים החציוני בשפכים היה קטן באופן עקבי מאשר בשפכים. המיכל עשה בדיוק את מה שהוא תוכנן לעשות: הסרה סלקטיבית של החלקיקים הגדולים יותר, סתומים בגודל-.
3.אחוז המשקעים עם d < 0.025 מ"מ עלה בשפכים, בעוד האחוז עם d > 0.025 מ"מ ירד - המאשר הסרה סלקטיבית של השבר הגס הבעייתי.
4.יעילות הסרת המשקעים השתפרה עם ריכוז ההשפעה. בהשפעת התכנון של 20 ק"ג/מ"ר, ההסרה הכוללת חרגה65%.
טבלה 1: יעילות הסרה לפי גודל החלקיקים (גבול d > 0.025 מ"מ)
| גודל חלקיקים גדול מ-d > 0.025 מ"מ (כאחוז מסך המדידות) | אחוז המדידות העומדות בתנאי זה | יעילות הסרת משקעים |
| 15% | 100% | 78% |
| 25% | 71% | 65% |
| 50% | 43% | 33% |
הטבלה מאשרת שיעילות ההסרה של החלק הגס (d > 0.025 מ"מ) חזקה, בעוד שהחלק העדין (d < 0.025 מ"מ) עובר בקלות רבה יותר - וזה מקובל, שכן החלקיקים הגסים הם שגורמים לסתימה קרירה יותר.
טבלה 2: קצב הובלת משקעים ויעילות ההסרה (נתונים שנמדדו ב-1980)
| תקופת מדידה | קצב הובלה בכניסה (ק"ג/שעה) | ממוצע כניסה קונצרן (ק"ג/מ"ר) | קצב הובלת מוצא (ק"ג/שעה) | ממוצע לשקע קונצרן (ק"ג/מ"ר) | שיעור הסרה |
| יולי 4 00:00 – יולי 6 08:00 | 7,500 | 3.72 | 2,497 | 1.96 | 67% |
| יולי 13 00:00 – יולי 13 12:00 | 7,338 | 3.64 | 3,069 | 2.41 | 58% |
| אוגוסט 2 17:00 – אוגוסט 3 00:00 | 20,906 | 9.52 | 6,318 | 6.70 | 70% |
כל שלוש תקופות המדידה מציגות שיעורי הסרה מעל 50%, עם השיעור הגבוה ביותר -70%- בהתאמה לריכוז ההשפעה הגבוה ביותר (ממוצע של 9.52 ק"ג/מ"ר). זה מאשר את המגמה:ככל שהמים הנכנסים מלוכלכים יותר, כך המתיישב מסיר משקעים בצורה יעילה יותר- בדיוק ההתנהגות הדרושה במהלך השיא של-עונת השיטפון.
מדוע נתוני השדה נפלו מהדגם - ומדוע זה לא היה משנה
בדיקות המודל חזו 92-98% הסרה בעת טעינת התכנון. נתוני השטח הראו 58-70%. שלושה גורמים מסבירים את הפער:
1. פעולת-טנק יחיד כנגד תכנון שני-טנקים.התחנה נזקקה ל-1,280 מ"ק לשעה של מי קירור. חישוב התכנון - מבוסס על שטח השקיעה הנדרש של 427 מ"ר - נדרששני טנקים(כל אחד 254.5 מ"ר). בשל אילוצי האתר, רק אחד נבנה. הטנק הבודד רץ ברציפות מעל הטעינה העיצובית שלו. זמן ההחזקה בתוך צינורות חלת הדבש היה קצר יותר מהדגם שהניח, ויעילות השקיעה סבלה בהתאם.
2. ריכוזי השפעה נמוכים-מה-מתכננים.במשך 13 שנות פעילות, התרחש ריכוז משקעים ממוצע יומי של 20 ק"ג/מ"ר בלבדיומיים-שלושה בשנה- ובשנים מסוימות, בכלל לא. הטנק בילה את רוב חייו בפעילות הרבה מתחת לעומס המשפיע על התכנון. גם בוצה לא נשפכה בנפח התכנון, מה שהשפיע עוד יותר על היעילות.
3. מגבלות דגימה.מתודולוגיית הבדיקה - הכוללת את מספר הדגימות, מיקומי הדגימה והייצוגיות של הנתונים - הוכרה כלא מספקת להערכת ביצועים סופית. 58-70% הנמדדים הם ככל הנראה הערכה שמרנית.
ובכל זאת, למרות הפעלת טנק בודד שבו צוינו שניים, המערכת סיפקה את מה שחשוב:אפס השבתות כפויות עקב כשל במערכת הקירור ב-13 עונות שיטפונות. 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 >שבר של 0.025 מ"מ כדי לשמור על המצננים נקיים. זה קרה.
מה זה אומר עבור תחנות כוח מים אחרות
1.מתנחלי צינורות נוטים עובדים עבור מי קירור תעשייתיים - לא רק לטיפול במי שתייה. יעד הביצועים שונה (הסר חלקיקים גסים, לא להשיג בהירות תת--NTU), אבל העקרונות ההידראוליים זהים.
2.בחירת החומר תלויה ביישום. חלת דבש מנייר עבדה במשך ארבע שנים ב-40,000 יואן. האלומיניום החזיק מעמד תשע שנים (ולא נספר) ב-120,000 יואן. עבור ההתקנות של היום, PVC ו-PP מציעים אמצע עלות-ועמידות שלא יכלו להתאים לנייר ולא אלומיניום ב-1975.
3.מיכל יחיד בגודל קטן עדיין יכול לספק אמינות תפעולית אם יעד התכנון מוגדר נכון. הטנק של Bapanxia היה חצי מהשטח הנדרש - אבל מכיוון שהמטרה הייתה הגנה קרירה יותר, לא בהירות מושלמת, זה הצליח.
4.עבור תחנות כוח מים על נהרות עמוסי משקעים-, מתיישבי צינורות בעלי נטייה חלת דבש מציעים מורכבות טכנית נמוכה, עלות נמוכה, שקיעה מהירה וטביעת רגל קטנה - בעלי ערך רב במיוחד כאשר אתר התחנה מוגבל מבחינה מרחבית.
צריכים מדיה מתנחלת עבור יישומים תעשייתיים או עירוניים?
Juntai מספקת חומרי מיישבים עם צינורות משופעים מסוג PVC ו-PP במגוון שלם של גדלי תאים ועובי יריעות - עבור מתקני טיפול במים, מערכות מי קירור תעשייתיות ויישומי כוח הידרו. אנו מספקים חישובי מידה הידראוליים, הנחיות לבחירת חומרים ותמיכה בהתקנה. בין אם אתם מעצבים מתנחל חדש או מחליפים מדיה מיושן, אנחנו יכולים לעזור לכם לציין את המוצר המתאים ליעד איכות המים שלכם.
| מפרט מוצר של Tube Settler | בקש תמיכה הנדסית | מגוון מוצרים מלא |