凝汽器胶球清洗循环水二次滤网使用性能说明？提出一种网板条搭接型凝汽器胶球清洗循环水二次滤网并采用数值模拟方法研究了不同搭接角度二次滤网的流动性能结果表明:二次滤网不仅具备高度过滤作用其整流特性及阻力特性都优于传统冲孔型二次滤网且60°的二次滤网好循环水通过搭接角度为60°的滤网后管道内形成分布均匀的速度场和压力场且在凝汽器进口水室中形成了有利于改善凝汽器管束区域换热的涡流分布状态研究结果为二次滤网的开发提供了新思路。
为了防止凝汽器循环水中的杂质进入凝汽器改善循环水的清洁度各电厂普遍采用二次滤网过滤循环水中的杂质以提高凝汽器的换热效率，但加装二次滤网之后必然会使循环水的流动受到一定的阻力从而增加循环水泵的功耗因此对二次滤网工作性能的优化研究一直受到广泛关注对二次滤网系统结构进行了优化设计与改造，对二次滤网胶球清洗装置进行了研究与改造，则针对二次滤网工作原理设计了自动控制逻辑除了对二次滤网系统和控制装置的研究外有学者还开展了对滤网本身流动特性的研究，模拟分析了井字型二次滤网对水流流动特性的影响指出井字型二次滤网整流效果更加明显，则通过实验对冲孔型和井字型滤网的整流性能进行了对比进一步印证了这一结论同时也说明二次滤网的网口结构对滤网的流动特性有很大的影响。因此本文提出一种网板条搭接型凝汽器胶球清洗循环水二次滤网并利用数值模拟方法分析了不同搭接角度下的二次滤网的整流特性和阻力特性为二次滤网的开发提供了新思路
１数值模拟法
１.１物理模型
参照某电厂凝汽器循环水系统建立了原比例物理模型其中包括冷却水管道部分、二次滤网部分、凝汽器、循环冷却水进出口水室、回水室及换热管部分而二次滤网部分包含传统冲孔型二次滤网及开孔率相同但网条搭接角度不同的４种二次滤网计算用物理模型及网格划分如图１所示其中滤网部分的网条及其不同角度的搭接方式如图２所示
图１物理模型及网格划分
图２冲孔型和二次滤网结构图
等腰梯形中间部分采用矩形出流面采用等腰三角形且迎水面腰长远小于背水面腰长搭接方式特点:上层网板条的迎水面嵌入在下层网板条的背水面中形成水流过渡区，上层网板条的等腰三角形出水面部分形成滤网出流区，下层网板条的等腰梯形迎水面部分形成滤网迎水区
２.１循环水管道速度场分析
图３所示为安装不同搭接角度的二次滤网时循环水管道中心截面处速度分布云图从图３(ａ)可以看出未加装二次滤网时由于弯管对水流的离心力作用弯管内侧呈现高速水流区弯管外侧呈低速水流区且水流速度沿弯管外侧向弯管内侧方向逐渐增加呈带状分布流场均匀性极差安装冲孔型滤网后(图３(ｂ))使得竖直管道内流场分布的均匀性得到改善鉴于冲孔型二次滤网的中心对称结构使相同进入条件的水流具有了相同的流动特性终使经过球形二次滤网的循环水速度分布呈现对称分布状
图３循环水管道中心截面处速度分布云图由图３(ｃ)~图３(ｆ)可以看出安装二次滤网时的整流效果与冲孔型滤网截然不同安装３０°和４５°搭接角度的二次滤网时滤网后水流速度分布状态基本未受影响安装60°搭接角度的二次滤网时滤网后水流速度分布状态受到影响的范围广安装９０°搭接角度的二次滤网时管道内、外侧水流速度分布相差极大
考虑网条形状为且其等腰梯形的迎水面腰长远小于其等腰三角形的背水面腰长故其自身对水流有一定增速作用当结合不同的网条搭接角度时会对水流在滤网过渡区的流动状态产生不同影响进而影响滤网出流区水流速度分布状态其中与60°搭接角度结合时对二次滤网的整流效果产生了积极影响
２.２循环水管道压力场分析
图４为安装不同搭接角度二次滤网时循环水管道中心截面处压力分布云图从图４可以看出不同搭接角度的滤网对滤网后水流压力场的分布影响不同且壁面附近压
图4循环水管道中心截面处压力分布云图
力场的分布情况相差大当水流流过不同搭接角度的二次滤网时壁面附近水流方向及流速在出流区中发生改变相互干扰及与壁面撞击情况严重壁面附近形成高压区而管道中心处于低压区而水流流经60°搭接角度的二次滤网进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间及与壁面之间发生碰撞情况较缓滤网后水流从低压层流入高压层
2.3凝汽器内循环水的三维流线分析
为了更加直观地展现安装不同搭接角度的二次滤网对凝汽器中水流分布状态的影响模拟得到了安装不同搭接角度滤网时凝汽器内循环水的三维流线及进口水室中循环水流线的侧视图如图5所示
图5安装不同搭接角度的二次滤网时凝汽器内循环水的三维流线图由图5可以看出不同搭接角度的二次滤网改变了循环水流入凝汽器进口水室中的涡流分布状态从而影响了循环水流入换热管束区时的水流分布状态当网条搭接角度为30°和60°时水流沿y轴正方向流入凝汽器进口水室然后在平行于换热管入口截面方向上产生一半顺时针流动和一半逆时针流动的涡流后流入换热管此时两侧涡流相互影响较小水流流动分布情况较好当网条搭接角度为45°和90°时水流沿y轴正方向流入凝汽器进口水室后在垂直于换热管入口截面方向上远离换热管入口位置一侧产生涡流而在靠近换热管入口位置一侧则以直接流入换热管为主此时远离换热管入口位置一侧产生的涡流将与靠近换热管入口位置一侧的涡流发生相互碰撞涡流分布杂乱无
导致换热管进口处水流分布均匀性极差不利于管内换热
2.4二次滤网的阻力特性分析
不同循环水流量下二次滤网的阻力特性如图6所示从图6可以看出同一工况下水流流经冲孔型二次滤网时产生的压降始终高于流经网条搭接型二次滤网时产生的压降且随着循环水流量增大两种二次滤网的压降均增大但流经冲孔型二次滤网时压降的增加值始终高于二次滤网由此可知网板条搭接型二次滤网的阻力特性优于传统冲孔型二次滤网
从图6还可以看出相同工况下搭接角度不同的翼形二耗指标其年平均负荷率还维持在７０％以上因此终确定１０４０ｍｍ末叶作为末级叶片
５改造后经济性分析
汽轮机改造后缸效率较改造前有较大程度的提高热耗明显降低在１００％ＴＨＡ工况下三缸效率可以达到８４.５％、９２％、８９％机组热耗降低至７７５８.８ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)较改前降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)机组改造前后机组负荷与热耗的关系曲线如图２所示
图２改造前后机组负荷与热耗关系曲线
改造后部分负荷与额定负荷热耗升高值均控制在合理范围内相比于１００％负荷７５％负荷时热耗升高不超过１２０ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)５０％负荷时热耗升高不超过４５０ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)与改造前相比部分负荷时热耗增幅明显降低这是由于０号高加的启用提高了给水温度和循环热效率带来的附加收益使得部分负荷时的经济性提高所致与改造前相比机组设计热耗可降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)按照管道效率９９％、锅炉效率９３％计算电厂发电煤耗降低１４.３ｇ/(ｋＷ.ｈ)按照年利用小时数为５５００ｈ、标煤８００元/ｔ计算每年可节约标煤２７５２７ｔ节约燃料费用２２０２万元
本文就３５０ＭＷ超临界机组通流改造热力设计问题从系统配置、通流选型等方面进行了分析和论述给出目前合理的改造方案结果表明通流改造后的机组热耗可较改造之前降低３８６.２ｋＪ/(ｋＷ.ｈ)收益明显可以满足国家节能减排的政策要求为电厂带来显著的经济收益。
图６二次滤网的阻力特性比较
次滤网的阻力特性存在差异其中当水流流经60°搭接角
度的二次滤网时产生的压降始终低于其它搭接角度下
的二次滤网且当循环水流量改变量相同时60°
搭接角度的二次滤网的压降增加量始终小于其它搭接
角度下的二次滤网由此可知60°搭接角度二次滤网的阻力特性佳
本文提出的凝汽器胶球清洗循环水二次滤网可使管内循环水分布特性发生较大改变不同搭接角度下的二次滤网整流特性始终优于传统冲孔型二次滤网在相同循环水流量下二次滤网的前后压降始终小于传统冲孔型二次滤网的前后压降60°搭接角度的二次滤网整流效果好阻力小并在凝汽器进口水室中形成了有利于改善凝汽器管束区域换热的涡流分布状态本文的研究为二次滤网的开发提供了新思路。
