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        循環(huán)冷卻器在水電站中的應(yīng)用

        2021-11-08 08:04:20李延虎
        陜西水利 2021年10期
        關(guān)鍵詞:尾水冷卻器水池

        李延虎

        (陜西省寶雞峽引渭灌溉中心,陜西 咸陽 712000)

        0 引言

        寶雞峽林家村水利樞紐壩后電站為?、蛐臀宓裙こ?,總裝機(jī)容量8000 kW,安裝3 臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組(其中3200 kW×2 臺、1600 kW×1 臺)。該電站循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)循環(huán)水采用的水源,屬于硬水。隨著時間的推移,設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢非常嚴(yán)重,影響設(shè)備的換熱效果,內(nèi)部器件磨損嚴(yán)重,經(jīng)常發(fā)生停機(jī)事件,所以需要更換成無殼程管殼式熱交換器。該交換器可以有效減少電站在汛期因?yàn)槔鋮s水水質(zhì)問題而發(fā)生的停機(jī)事故;減少檢修濾水器投入的人力物力財(cái)力;增加電站發(fā)電效益。

        1 水電站概況

        寶雞峽林家村水利樞紐,位于陜西省寶雞市金臺區(qū)硤石鄉(xiāng)林家村的渭河峽谷出口處,距寶雞市區(qū)4 km。主體工程由大壩和壩后電站兩部分組成,大壩為中型Ⅲ等工程,防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì),500年一遇洪水校核;大壩長度208.6 m,壩頂寬12~17 m,壩頂高程637.6 m,壩體加高22.6 m,最大壩高49.6 m,水庫正常蓄水位636.0 m,回水長度14.5 km,總庫容5000 萬m3,終極有效庫容3800 萬m3(其中調(diào)砂庫容600萬m3);大壩九個壩段,設(shè)10 個閘孔,分別為3 個沖砂底孔,5個泄洪中孔,1 個灌溉引水孔和1 個發(fā)電引水孔。

        壩后電站為?、蛐臀宓裙こ?,總裝機(jī)容量8000 kW,安裝3臺混流式水輪發(fā)電機(jī)組(其中3200 kW×2 臺、1600 kW×1 臺)。

        電站機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)為循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)。系統(tǒng)配置有一個循環(huán)水池、四臺技術(shù)供水泵(三用一備)、3 套尾水循環(huán)冷卻器(兩大一?。?、管道、閥門、自動化元件等。工作原理為水泵從循環(huán)水池抽水至尾水冷卻器,經(jīng)過尾水冷卻器后進(jìn)入機(jī)組各冷卻器(空冷器、油冷器),帶走機(jī)組熱量變成熱水流到循環(huán)水池,然后被水泵抽至尾水循環(huán)冷卻器中,被外部流動的河水冷卻后變成冷水回到機(jī)組,如此循環(huán)達(dá)到冷卻機(jī)組的目的。

        2 現(xiàn)有設(shè)備基本情況

        電站循環(huán)冷卻技術(shù)供水系統(tǒng)共配置了4 臺水泵(三用一備),水泵型號為DFW-80-200,額定流量88 m3/h,電機(jī)功率18.5kW,揚(yáng)程44 m。大機(jī)、小機(jī)機(jī)組冷卻水量均按88 m3/h考慮。

        隨著時間的推移,原設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢非常嚴(yán)重,影響了設(shè)備的換熱效果,內(nèi)部器件磨損嚴(yán)重,經(jīng)常發(fā)生停機(jī)事件,所以需要更換成無殼程管殼式熱交換器。

        3 更換循環(huán)冷卻器介紹

        林家村水電站循環(huán)冷卻器更換為無殼程管殼式熱交換器。其型號為SSJXLQ-3.2/88-LB(大機(jī))/SSJXLQ-1.6/88-LB(小機(jī))。SSJXLQ 為循環(huán)冷卻器;3.2/1.6 為配套機(jī)組容量,MW;88 為冷卻水量,m3/h;LB 為立式B型。

        每臺機(jī)組設(shè)計(jì)一套循環(huán)冷卻器。冷卻器換熱管采用20#無縫鋼管;支撐采用Q235 鋼板制作;連接用的螺栓、螺母及固定用的膨脹螺栓等用GB 不銹鋼材料制作,所有螺紋均為GB 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);法蘭墊材料為2 mm 石棉墊。

        林家村水電站單套冷卻器的進(jìn)出水總管為DN125,配流管為108 mm×4.5 mm,主散熱管φ57 mm×3.5 mm,一套冷卻器有4 組換熱管排。下支撐采用短管—錐體結(jié)構(gòu),安裝時,錐體直接插入大梁上的活動支座孔中即可。上支撐通過膨脹螺栓固定在上支撐牛腿上。安裝布置見圖1。

        圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

        4 冷卻器的安裝調(diào)試及檢修維護(hù)

        4.1 安裝

        循環(huán)冷卻器在安裝之前需要進(jìn)行一次工地水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力為1.25 MPa,保壓30 min。循環(huán)冷卻器在保壓期間,不能出現(xiàn)有害變形和滲漏;如若出現(xiàn),必須消除后重新進(jìn)行試驗(yàn),直到滿足要求后方可進(jìn)行安裝。

        每臺機(jī)組設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻器一套。單套冷卻器外形尺寸:4.85 m×1.0 m×2.825 m(大機(jī))/3.3 m×0.9 m×2.325 m(小機(jī))。尾水冷卻器布置在安裝大梁上,見圖2。活動支座放在安裝大梁后,需要進(jìn)行簡易固定。

        安裝步驟:

        1)將活動支座按安裝圖中的圖示位置放在安裝大梁上,帶上調(diào)節(jié)螺釘,見圖2。

        圖2 活動支座安裝示意圖

        2)將循環(huán)冷卻器吊至安裝大梁上,將循環(huán)冷卻器下部的錐體插入活動支座的孔中,見圖3。

        圖3 冷卻器下部椎體安裝示意圖

        3)將循環(huán)冷卻器進(jìn)出水管與預(yù)埋水管連接定位,定位的時候利用循環(huán)冷卻器進(jìn)出水管上的法蘭、彎管及活動支座上的調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)整誤差。

        4)循環(huán)冷卻器定好位后,將法蘭點(diǎn)焊在彎管上,將循環(huán)冷卻器吊起,用膨脹螺栓將活動支座固定。

        5)放下循環(huán)冷卻器,給法蘭帶上螺栓,焊死法蘭。

        6)固定上支撐。

        安裝時的要求:安裝前檢查預(yù)埋進(jìn)出水管誤差,以便用未焊法蘭盤的彎管進(jìn)行調(diào)整。

        安裝時,不需要專用工具,安裝常用工具為:吊運(yùn)設(shè)備、電鉆機(jī)、扳手、焊機(jī)、定位儀、榔頭等。安裝時,若安裝大梁上有預(yù)埋鋼板,則把活動支座焊接在預(yù)埋鋼板上。

        4.2 試運(yùn)行

        4.2.1 工地水壓試驗(yàn)

        為檢查循環(huán)冷卻器是否在運(yùn)輸中的損害,在安裝前必須進(jìn)行工地水壓試驗(yàn)。工地水壓試驗(yàn):冷卻器試驗(yàn)壓力為1.25 MPa,保壓時間30 min。

        試驗(yàn)步驟:

        (1)試驗(yàn)開始之前用壓縮空氣對循環(huán)水冷卻器內(nèi)部進(jìn)行吹掃,清除冷卻器內(nèi)部殘留的焊渣等雜物。

        (2)用擋板將循環(huán)水冷卻器進(jìn)出口封好。

        (3)將打壓泵與循環(huán)水冷卻器一端的擋板上的閥門連接在一起,同時打開另一端擋板上的閥門排氣,然后將循環(huán)水冷卻器置于立放狀態(tài)。

        (4)用打壓泵對循環(huán)水冷卻器進(jìn)行充水,至循環(huán)水冷卻器內(nèi)部充滿水。

        (5)當(dāng)循環(huán)冷卻器內(nèi)部充滿水后,關(guān)閉排氣端擋板處的閥門,對循環(huán)水冷卻器內(nèi)部進(jìn)行加壓,至壓力達(dá)到1.25 MPa。然后關(guān)閉進(jìn)水端的閥門,使循環(huán)水冷卻器內(nèi)部壓力保持在1.25 MPa。

        (6)關(guān)閉打壓泵,保持循環(huán)水冷卻器內(nèi)部壓力1.25 MPa,保壓時間30min。

        (7)在保壓期間對循環(huán)水冷卻器進(jìn)行檢查,有無滲漏、變形等情況。

        (8)在保壓期間若無滲漏、變形等情況,待保壓時間過后即可將循環(huán)水冷卻器內(nèi)的水放掉,即可進(jìn)行安裝。

        若在保壓期間出現(xiàn)滲漏、變形等情況,必須查明原因,進(jìn)行處理。處理好后,需要重新進(jìn)行水壓試驗(yàn),直至試驗(yàn)合格方可進(jìn)行安裝。

        4.2.2 循環(huán)試驗(yàn)

        為了保證循環(huán)冷卻系統(tǒng)不漏水,需進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)。當(dāng)整個系統(tǒng)安裝完畢,開啟循環(huán)水泵,循環(huán)冷卻水經(jīng)循環(huán)水泵、循環(huán)冷卻器、機(jī)組、回到水池。待水池水位穩(wěn)定后,開始計(jì)時,試驗(yàn)八個小時,要求水池水位不能降低,如水位下降,應(yīng)查明原因并消除。

        4.3 調(diào)試

        在系統(tǒng)做循環(huán)試驗(yàn)的時候,同時調(diào)整機(jī)組各冷卻器前端的閥門,使進(jìn)入各冷卻器內(nèi)的冷卻水水量滿足機(jī)組要求。

        4.4 檢修

        當(dāng)循環(huán)冷卻器需要檢修時,應(yīng)停止機(jī)組運(yùn)行,同時準(zhǔn)備后扳手等擰螺栓的工具以及起吊工具等。建議檢修時間安排在最低水位時。檢修時,先拆除冷卻器的上支撐連接螺栓和連接彎管,利用起吊設(shè)備將冷卻器起吊至檢修平臺,然后進(jìn)行檢查、除去外表面的覆蓋物等。

        4.5 維護(hù)

        (1)冷卻水對水質(zhì)的要求

        ①不含漂浮物;②不含泥沙;③暫時硬度不大于8~12 度(德國度,每毫升含10 mg CaO 成為一德國度);④pH 值7~8;⑤氯離子<300 mg/L;⑥硫酸根離子與氯離子之和<1500 mg/L。

        (2)防腐

        林家村水電站循環(huán)冷卻器本體的材質(zhì)是20#無縫鋼管,外表面進(jìn)行熱噴鋅防腐。

        (3)防蝕

        同防腐處理一樣。

        (4)防垢

        結(jié)垢是指冷卻水中的鹽類由于水溫升高,碳酸根與氧氣結(jié)合產(chǎn)生水垢的物質(zhì),例如Ca,附著在機(jī)組冷卻器的表面,降低了冷卻器散熱效果,致使機(jī)組溫度升高,影響機(jī)組正常運(yùn)行。清除冷卻器結(jié)垢可以有多種方法,如超聲波等。也可在循環(huán)水池中加少量的軟水即可解決防垢問題,或者在檢修時,利用工業(yè)除垢劑將冷卻器表面的垢清除即可。

        (5)防水生物

        水生物生長有一定環(huán)境條件,循環(huán)冷卻器內(nèi)部可通過循環(huán)水池加藥殺死即可。如水生物生長在循環(huán)冷卻器外部,可在每年機(jī)組檢修時,對尾水冷卻器表面覆蓋物進(jìn)行人工處理。在尾水冷卻器表面噴灑農(nóng)藥,將水生物殺死。建議對水生物殘骸進(jìn)行焚燒,勿倒入河流污染河水。

        (6)監(jiān)測

        循環(huán)冷卻器長期處于尾水位以下。

        監(jiān)測循環(huán)水池水位:目的是檢查尾水冷卻器是否漏水,如果發(fā)現(xiàn)循環(huán)水池水位有不正常下降,各處連接都不漏水,則應(yīng)檢查循環(huán)冷卻器是否漏水,以便進(jìn)行檢修。

        監(jiān)測循環(huán)冷卻器散熱效果:目的是檢查循環(huán)冷卻器散熱面積,機(jī)組在額定負(fù)荷運(yùn)行,機(jī)組各冷卻器進(jìn)水溫度是否小于等于28℃。

        5 結(jié)語

        經(jīng)過一段時間的試運(yùn)行,新更換的冷卻循環(huán)器效果顯著:

        (1)減少了電站在汛期因?yàn)槔鋮s水水質(zhì)問題而發(fā)生的停機(jī)事故;減少了檢修濾水器投入的人力物力財(cái)力;增加電站發(fā)電效益。

        (2)延長機(jī)組冷卻器的使用壽命;循環(huán)水中不含泥沙,不會對機(jī)組冷卻器的銅管造成磨損;同時,循環(huán)水中不含鈣、鎂等離子,為軟水,機(jī)組冷卻器不會結(jié)垢降低散熱效果。不僅減少了大量的維護(hù)檢修工作,也延長了機(jī)組冷卻器的壽命。

        (3)有利于實(shí)現(xiàn)電站的自動化。

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