凝汽器膠球清洗循環水二次濾網使用性能說明？提出一種網板條搭接型凝汽器膠球清洗循環水二次濾網并采用數值模擬方法研究了不同搭接角度二次濾網的流動性能結果表明:二次濾網不僅具備高度過濾作用其整流特性及阻力特性都優于傳統沖孔型二次濾網且60°的二次濾網好循環水通過搭接角度為60°的濾網后管道內形成分布均勻的速度場和壓力場且在凝汽器進口水室中形成了有利于改善凝汽器管束區域換熱的渦流分布狀態研究結果為二次濾網的開發提供了新思路。
為了防止凝汽器循環水中的雜質進入凝汽器改善循環水的清潔度各電廠普遍采用二次濾網過濾循環水中的雜質以提高凝汽器的換熱效率，但加裝二次濾網之后必然會使循環水的流動受到一定的阻力從而增加循環水泵的功耗因此對二次濾網工作性能的優化研究一直受到廣泛關注對二次濾網系統結構進行了優化設計與改造，對二次濾網膠球清洗裝置進行了研究與改造，則針對二次濾網工作原理設計了自動控制邏輯除了對二次濾網系統和控制裝置的研究外有學者還開展了對濾網本身流動特性的研究，模擬分析了井字型二次濾網對水流流動特性的影響指出井字型二次濾網整流效果更加明顯，則通過實驗對沖孔型和井字型濾網的整流性能進行了對比進一步印證了這一結論同時也說明二次濾網的網口結構對濾網的流動特性有很大的影響。因此本文提出一種網板條搭接型凝汽器膠球清洗循環水二次濾網并利用數值模擬方法分析了不同搭接角度下的二次濾網的整流特性和阻力特性為二次濾網的開發提供了新思路
１數值模擬法
１.１物理模型
參照某電廠凝汽器循環水系統建立了原比例物理模型其中包括冷卻水管道部分、二次濾網部分、凝汽器、循環冷卻水進出口水室、回水室及換熱管部分而二次濾網部分包含傳統沖孔型二次濾網及開孔率相同但網條搭接角度不同的４種二次濾網計算用物理模型及網格劃分如圖１所示其中濾網部分的網條及其不同角度的搭接方式如圖２所示
圖１物理模型及網格劃分
圖２沖孔型和二次濾網結構圖
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小于背水面腰長搭接方式特點:上層網板條的迎水面嵌入在下層網板條的背水面中形成水流過渡區，上層網板條的等腰三角形出水面部分形成濾網出流區，下層網板條的等腰梯形迎水面部分形成濾網迎水區
２.１循環水管道速度場分析
圖３所示為安裝不同搭接角度的二次濾網時循環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時由于彎管對水流的離心力作用彎管內側呈現高速水流區彎管外側呈低速水流區且水流速度沿彎管外側向彎管內側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后(圖３(ｂ))使得豎直管道內流場分布的均勻性得到改善鑒于沖孔型二次濾網的中心對稱結構使相同進入條件的水流具有了相同的流動特性終使經過球形二次濾網的循環水速度分布呈現對稱分布狀
圖３循環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時的整流效果與沖孔型濾網截然不同安裝３０°和４５°搭接角度的二次濾網時濾網后水流速度分布狀態基本未受影響安裝60°搭接角度的二次濾網時濾網后水流速度分布狀態受到影響的范圍廣安裝９０°搭接角度的二次濾網時管道內、外側水流速度分布相差極大
考慮網條形狀為且其等腰梯形的迎水面腰長遠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結合不同的網條搭接角度時會對水流在濾網過渡區的流動狀態產生不同影響進而影響濾網出流區水流速度分布狀態其中與60°搭接角度結合時對二次濾網的整流效果產生了積極影響
２.２循環水管道壓力場分析
圖４為安裝不同搭接角度二次濾網時循環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對濾網后水流壓力場的分布影響不同且壁面附近壓
圖4循環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水流流過不同搭接角度的二次濾網時壁面附近水流方向及流速在出流區中發生改變相互干擾及與壁面撞擊情況嚴重壁面附近形成高壓區而管道中心處于低壓區而水流流經60°搭接角度的二次濾網進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生碰撞情況較緩濾網后水流從低壓層流入高壓層
2.3凝汽器內循環水的三維流線分析
為了更加直觀地展現安裝不同搭接角度的二次濾網對凝汽器中水流分布狀態的影響模擬得到了安裝不同搭接角度濾網時凝汽器內循環水的三維流線及進口水室中循環水流線的側視圖如圖5所示
圖5安裝不同搭接角度的二次濾網時凝汽器內循環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改變了循環水流入凝汽器進口水室中的渦流分布狀態從而影響了循環水流入換熱管束區時的水流分布狀態當網條搭接角度為30°和60°時水流沿y軸正方向流入凝汽器進口水室然后在平行于換熱管入口截面方向上產生一半順時針流動和一半逆時針流動的渦流后流入換熱管此時兩側渦流相互影響較小水流流動分布情況較好當網條搭接角度為45°和90°時水流沿y軸正方向流入凝汽器進口水室后在垂直于換熱管入口截面方向上遠離換熱管入口位置一側產生渦流而在靠近換熱管入口位置一側則以直接流入換熱管為主此時遠離換熱管入口位置一側產生的渦流將與靠近換熱管入口位置一側的渦流發生相互碰撞渦流分布雜亂無
導致換熱管進口處水流分布均勻性極差不利于管內換熱
2.4二次濾網的阻力特性分析
不同循環水流量下二次濾網的阻力特性如圖6所示從圖6可以看出同一工況下水流流經沖孔型二次濾網時產生的壓降始終高于流經網條搭接型二次濾網時產生的壓降且隨著循環水流量增大兩種二次濾網的壓降均增大但流經沖孔型二次濾網時壓降的增加值始終高于二次濾網由此可知網板條搭接型二次濾網的阻力特性優于傳統沖孔型二次濾網
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其年平均負荷率還維持在７０％以上因此終確定１０４０ｍｍ末葉作為末級葉片
５改造后經濟性分析
汽輪機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到８４.５％、９２％、８９％機組熱耗降低至７７５８.８ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)較改前降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)機組改造前后機組負荷與熱耗的關系曲線如圖２所示
圖２改造前后機組負荷與熱耗關系曲線
改造后部分負荷與額定負荷熱耗升高值均控制在合理范圍內相比于１００％負荷７５％負荷時熱耗升高不超過１２０ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)５０％負荷時熱耗升高不超過４５０ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)與改造前相比部分負荷時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熱效率帶來的附加收益使得部分負荷時的經濟性提高所致與改造前相比機組設計熱耗可降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)按照管道效率９９％、鍋爐效率９３％計算電廠發電煤耗降低１４.３ｇ/(ｋＷ.ｈ)按照年利用小時數為５５００ｈ、標煤８００元/ｔ計算每年可節約標煤２７５２７ｔ節約燃料費用２２０２萬元
本文就３５０ＭＷ超臨界機組通流改造熱力設計問題從系統配置、通流選型等方面進行了分析和論述給出目前合理的改造方案結果表明通流改造后的機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能減排的政策要求為電廠帶來顯著的經濟收益。
圖６二次濾網的阻力特性比較
次濾網的阻力特性存在差異其中當水流流經60°搭接角
度的二次濾網時產生的壓降始終低于其它搭接角度下
的二次濾網且當循環水流量改變量相同時60°
搭接角度的二次濾網的壓降增加量始終小于其它搭接
角度下的二次濾網由此可知60°搭接角度二次濾網的阻力特性佳
本文提出的凝汽器膠球清洗循環水二次濾網可使管內循環水分布特性發生較大改變不同搭接角度下的二次濾網整流特性始終優于傳統沖孔型二次濾網在相同循環水流量下二次濾網的前后壓降始終小于傳統沖孔型二次濾網的前后壓降60°搭接角度的二次濾網整流效果好阻力小并在凝汽器進口水室中形成了有利于改善凝汽器管束區域換熱的渦流分布狀態本文的研究為二次濾網的開發提供了新思路。
