循环装置（通用8篇）
循环装置 篇1
摘要：将电、磁、超声复合场作用于空调系统循环冷却水的模拟系统, 结果表明, 复合场能有效地防止碳酸钙水垢的形成, 并能增加碳酸钙和硫酸钙在水中的溶解度, 进而达到去除老垢的作用, 是一种无污染、效果良好的循环冷却水处理方法。
关键词：循环冷却水,水处理,阻垢,除垢
0引言
近年来, 随着人们对生活和生产环境要求的日益提高, 空气调节技术得到了越来越广泛的关注。空调系统所涉及的各种热都必须在冷凝器中散出。水冷凝器所用的水通常都是经过冷却塔进行循环的, 随着冷却塔中的水不断蒸发, 水槽中未溶解的固体杂质的浓度会不断升高, 必须采取一定的措施, 否则会形成结垢和淤泥, 从而降低冷却塔系统的性能。在循环冷却水处理方面目前广泛采用化学法, 主要是向冷却水中投加缓蚀剂、阻垢剂等, 虽然较好地解决了工业给水领域结垢、腐蚀等问题, 但也存在诸如投放程序繁多、配方复杂、效果难以控制、需要系统停机清洗、影响系统正常运行、对环境造成二次污染等缺点。与化学方法相比, 物理处理具有维护操作简便、寿命长、运行费用低、无二次污染等优点。本文主要针对析晶污垢进行研究, 测试电、磁、超声复合场在循环冷却水处理方面的应用效果, 以探索一种在各种工业和生活设施的水处理系统中高效、简便、运行费用低、容易控制的水处理技术。
1复合场实验装置
本文中的复合场主要由脉冲高压静电水处理装置、磁水处理器和超声水处理器3部分组成。静电杀菌灭藻装置由脉冲高压直流电源和离子水处理器两部分组成。脉冲高压直流电源由220V、50Hz的交流电经过开关电源、信号源、放大器、脉冲变压器后输出10kV～35kV的直流电。离子水处理器由一根铝制管极棒制成, 固定于管极中心, 一端有锥管螺纹接头, 使用时直接插入管道内, 并与管道壁上的螺母固定连接, 离子水处理器结构示意图见图1。
磁水处理器材料为稀土钕铁硼, 磁场中心强度为0.35T, 由不锈钢进水管、磁芯组件、不锈钢出水管和外壳组成, 其大致结构见图2。
1—绝缘柱;2—铝质电极;3—绝缘层;4—不锈钢电极;5—蝶形垫片;6—锥形螺纹;7—压盖;8—高压电缆线
超声水处理器由超声发生器和换能器两部分组成, 超声波通过换能器进入水中。
2实验
化验冷却系统传热表面的水垢成分可知, 碳酸钙的含量 (质量分数) 可达90%以上, 由此可知, 控制住碳酸钙成垢过程, 是循环冷却水防垢处理的主要环节。由于在常温下硫酸钙溶解度随温度升高而降低, 所以在循环冷却水防垢处理中也必须严加控制。本实验主要检测以下两方面内容:
(1) 阻垢实验:加热条件下, 处理CaCO3溶液与未处理CaCO3溶液在不同时间下的电导率值的变化。
(2) 除垢实验:电、磁、超声复合处理对水溶解CaCO3、CaSO4能力的影响。
2.1 阻垢实验
模拟实际工业循环冷却水系统, 建立如图3所示的实验装置。
1—脉冲高压电源;2—高压屏蔽电缆线;3—脉冲高压离子水处理器;4—水箱1;5, 9—截止阀;6—水箱2;7—磁水处理器;8—水泵;
实验现象:对照组的水箱底部及侧壁均附着一层白色的晶体, 电加热器外壁也附着一层白色的污垢;处理组的水箱中无白色物质生成。
实验结果:加热条件下, 经处理CaCO3溶液与未处理CaCO3溶液电导率的变化情况见图4。
从实验结果看出, 未处理溶液的电导率迅速下降, 而经处理溶液的电导率呈缓慢下降的趋势。电导率下降是因为水中成垢的阴阳离子结合成CaCO3并结晶析出, 使导电能力减弱。由于CaCO3在水中具有反常溶解度, 随着水温升高溶解度反而下降, 因此对照组溶液中的CaCO3晶体随水温升高迅速析出, 电导率也就迅速下降;而经过处理的溶液, 电导率下降缓慢。这说明复合处理明显抑制了成垢阴阳离子的结合, 也就抑制了CaCO3在水中的结晶析出, 这是电、磁、超声复合场水处理技术能阻垢的原因之一。
2.2 除垢实验
2.2.1 实验装置
电、磁、超声复合场对循环冷却水的除垢效果, 通过自来水、去离子水、CaCO3过饱和溶液及CaSO4过饱和溶液经过复合场处理后电导率的变化来讨论, 实验装置见图5。
1—脉冲高压直流电源;2—高压屏蔽电缆线;3—离子水处理器;4—水箱 (40L) ;5—截止阀;6—水泵;7—磁水处理器;8—超声波发生器;9—电缆;10—换能器
2.2.2 实验结果及分析
(1) 在水箱中放入40L自来水, 并加入过量的CaCO3分析纯固体, 测电导率, 实验结果见图6。
经过电、磁、超声复合处理后, CaCO3过饱和溶液的电导率随时间不断升高, 而未经处理的CaCO3过饱和溶液的电导率基本保持不变, 说明电、磁、超声复合场能增加CaCO3在水中的溶解度, 使CaCO3过饱和溶液中的离子浓度增大。
(2) 在水箱中放入40L去离子水, 并加入过量的CaCO3分析纯固体, 测电导率, 实验结果见图7。
由图7可以看出, 实验结果与采用自来水的实验结果趋势是相同的, 可见电、磁、超声复合处理确实能增加CaCO3在水中的溶解度。
(3) 在水箱中放入40L去离子水, 并加入过量的CaSO4分析纯固体, 测电导率, 实验结果见图8。
经电、磁、超声复合场处理后, CaSO4过饱和溶液的电导率随时间不断升高, 而未经处理的CaSO4过饱和溶液的电导率基本保持不变, 说明电、磁、超声复合场能增加CaSO4在水中的溶解度, 使CaSO4过饱和溶液中的离子浓度增大。
3结论
(1) 脉冲高压静电场、磁场、超声复合场处理循环水, 对CaCO3具有良好的阻垢效果。
(2) 经过电、磁、超声复合处理之后, CaCO3和CaSO4的溶液的电导率都随处理时间的增加而增大, 这也就说明溶液中的离子浓度增加, 即水溶解CaCO3和CaSO4晶体的能力增强, 使得CaCO3和CaSO4晶体在水中的溶解度增加。这是由于电、磁、超声复合处理改变了水的结构, 致使生成了更多钙的水合离子, 这是电、磁、超声复合处理能溶解老垢、除垢的原因。
总之, 由于化学方法具有成本高、操作复杂、对环境造成严重污染等缺点, 在现代工业中的应用会越来越受到限制。而单纯地使用一种物理方法, 在处理效果上也会有一定的局限性。本文将脉冲高压静电场、磁场和超声场复合作用于循环冷却水的阻垢、除垢方面, 取得了很好的效果, 相信它具有广泛的应用前景。
参考文献
[1]李朝绪.锅炉排污和水垢清除[M].天津:科学技术出版社, 1980.
[2]董金.静电杀菌灭藻技术在广场喷泉水处理中的应用[J].给水排水, 2002, 28 (9) :59-60.
循环装置 篇2
高层建筑在我国近二十年来迅速发展，与之相配套的供暖系统设计和设备技术也不断发展，面对高层建筑管网内静水压力大的问题，目前也有许多方案在应用之中。普遍应用的是在热源处（锅炉房）专门设置换热器或锅炉的办法，使得建筑内高区原有建筑的低区在水力系统上彻底分开，从而使高区、低区的压力完全互不影响。但单独为高区设置锅炉的办法，特别是在原有多层建筑群中建设单幢高层建筑，有时由于于室外管网的增设困难较大，显然造价较高。单独为高区设置表面式换热器的办法，仅在有蒸汽或高温水热源时和能确实满足供水水温的要求，且也需要室外增加相应的高区系统输送管线。通常综合费用也比较高。供热工程设计手册中推荐了"双水箱分层式系统"，但其严重带气，压力波动较大，当室外回水阀门误关闭时有系统超压隐患，往往不能正常使用。其他通气立管直连方案也有与大气相通，依然有系统的氧腐蚀因素的缺陷。
2.对供暖系统连接问题的分析和解决方案
将双水箱系统的水箱去掉，同时将总回水管引到高于供水干管200mm，并在立管上安装减压循环装置。采用水压图的供暖和空调水系统的循环特征可知，在低区循环水泵运转时，低区管网都有确定的动态水压线。由流体力学关于静压强和的测压管水头线的关系可知立管内水压线水头高度以下是充满水的。高区系统通过安装在总回水立管上的减压循环装置切断静压力后直接连接到低区的回水管上。就可以实现高低区供暖系统的直接连接。
由流体力学知识可知，在下流水立管中静压力的沿管传递的条件是管内的水流连续充满。如果能实现流态的转变，也就能实现压力传递效果的改变，这就可以在立管内低区水压线水头高度以上适当位置安装导流部件结合控制流量来重建立管中的水膜流动状态，再结合供暖系统比较干净且流量稳定的循环的特点，配置确保产管内流态稳定的水膜流动状态，再结合供暖系统比较干净且流量稳定的循环特点，配置确保立管内流态稳定的气体补偿装置就可以实现立管下流水静压力的切断和压力波动的消除。
提出的立管结构方案实质是：（1）在立管内加装一个为水流提供流动边界条件的导流部件，所述导流部件与立管内管壁之间形成一轴向通道，所述轴向通道包括中空的螺旋式通道部分或直通道部分，用以导引有压流体管路的水流使立管内下流水流通过部件后能稳定地沿着立管内壁形成左旋水膜运动状态，使立管内的空气和向下流的水的边界处于有序状态，气水的分界面是一个等静压面。（2）该方案还包括有与立管的膜流状态形成部分相通的、用以维持稳定膜流状态的气体补偿装置。采用这个结构方案，强化了立管形成膜流条件，使立管内气芯动态有条件封闭，避免气体混入立管出口以后的工作水流，也有利于防止空气的其它有害影响，为基本消除管内水流所涉系统的氧腐蚀问题和供暖系统的气塞问题提供可能，并确保安全运行。本结构简单耐用，可与系统同寿命。
宜将高层建筑的六～十层（按低区系统的供回水压力可以满足系统直接连接的最高层数确定具体层数）及以下直接划为低区，七层及能上能下可以按散热器的承压能力和系统的热力及不力计算的要求划分高区系统。
这样就可以在高导建筑高区供暖系统需要时采用水泵加压供给高区供暖系统经过高区供暖系统散热后，在总回水产管上安装（减压循环装置）消除加压泵增加的静水压力后再接入低区的回水管网上，从而使高区、低区的压力完全互不影响，实现低区系统和高区系统合用一套室外管网和热源。就可以实现高低区供暖系统的直接连接。
3.带减压循环装置的立管布置要求和工作过程
立管下流水减压循环装置属非标管路流体技术装置，按高区系统的流量优化参数。一套装置由四个部件组成。静压切断装置（部件1）安装于立管顶端下部：气水循环装置（部件2）安装于低区动水压线以下2～25米之间（一般在4～7层）：气水分离装置（部件3）安装于低区动水压线以下1～5米之间（一般在9～12层）：压力限定装置（部件4）安装于低区最大允许工作压力限值（一般为40米左右高）位置上；及相应的循环管路控制了立管内动水压力线以上的水流为膜流状态，变有压水流为受控无压水流。
减压循环装置的工作过程是：工人时，供暖系统高区回水在进入立管下流水静压切断装置部件1后，在策略和导游装置引发的离心惯性力作用下，即可形成左旋水膜流态，沿下流过程旋转渐减弱至稳定，直至不压线高度处，变为满管流态。处于水膜流态的立管中便形成位于轴线的空气（柱）芯。下流到气水循环装置部件2内的工作水流，由于断面突然扩大，流速骤减，使得深含携带于工作水流中的空气随即得以浮升到气水循环装置部件2上部的环流状空间。在立管满流段即筒内水压力和气水循环管的综合作用下，该空间气体由集气管与集气管中的水一起上升到气水分离装置部分3内进行气水分离，分离出的水沿不循环管复回到气水循环装置部件2下部，形成了水的循环回路；在分离装置部分3中分离出来的气体经气循环管与静压切断装置1与立管中心气芯联能，形成了工作水流中所含气体的气循环回路。这便是本减压装置配入系统后的一般工作情况。
若系统内偶然的压力变化，超过U型水封管4的不封工作压力，其出口可排水卸压或吸入空气，否则水封管将保持封闭状态。由于立管两端均与系统相联，使立管中的气体在U型水封密闭埋处于封闭状态，其中仅有部分溶含携带于水流中的气体参与自气水循环装置、气水分离器，再复回立管的气水循环装置之中。在此循环中，原溶解携带于系统工作水流中的气体也会被收集封闭于立管气芯之中，成为立管中气芯的一人动态组成部分。只要系统持续工作，这种立管内气芯的封闭状态就会被维持。显然，因系统工作水流携带气体导致的气塞现象困扰正常供暖工作的情况将会因此而消除。同时，由于气体长期被封闭，其氧气必然会被耗尽，立管中气芯便会呈现惰性组分状态，这将为配装本例立管的系统创造无氧蚀工作状况提供条件。
4.减压循环装置优点和技术参数
配置本专利技术装置的优点：
（1）直接使用低区（冷）热源热媒，充分利用热媒参数，不须设费用较高的高区换热器。通常造价可降低十多万元。
（2）不需为高区单独设置热源，使用动力源系统简化，使高压区和低压区可以共享热力储备，降低可观投资，提高了运行可靠性。
（3）系统与大气实现了有条件封闭，确保无气体混入工作水流，本装置不会带来系统的"气塞"及"氧腐蚀"问题，减小了维护工作量。
（4）比"双水箱"系统节省了建筑面积和水箱，也没有了水箱的维护工作量。高区总回水立管管戏至少也小一号，通水能力得到合理利用。
（5）高区系统的总回水立管最高点为高区的定压点。通常高区可用普通铸铁散热器，高区循环泵运行时对原有低区系统压力无影响，原有低区管网的老旧设施均可使用。
5.高区增压泵的选型
高区增压泵的选型适宜，全为系统节能经济运行创造条件，应注意要用热水型水泵，并且按下述方法选下扬程和流量参数。
高区增压泵的扬程：Hb=Hj+Hw+V.2/2g-Hg
式中：Hb—高压增压泵的扬程。
Hj—泵与部件（系统）的最高点的标高差（M）。
Hw—高区供暖管道系统的阻力（M）一般为2米左右。
V.2/2g—进入部件1时的动压头（M）。
Hg—热网供水在增压泵进口处的压力水头（M）。
高区产压泵的流量：V=kl0.86Q/ρ（t1-t2） （M3/H）
式中：K—附加系数，可取1.1～1.2。
Q—高区供暖系统热负荷（W）。
t1—供水温度℃。
t2—回水温度℃。
ρ—供水密度kg/m3（通常取965Kg/M3）。
加压水泵的控制宜采用变频设备，以达到节能目的。在低区采膨胀水箱定压时，其动水压线较稳定，在参数匹配时可采用工频调和，效果也很好。
另外，如采用一台（组）水泵带多个高区系统时，可在每人高区系统的回水或供水干管上安装自力式流量控制阀5，如附图所示，效果也很可靠，且也可采有工频设备。
减压循环装置技术经推本溯源的研究和太原市工商银行桃园四巷高层住宅（14层）；太原佳地花园华苑大厦（18层）；山西省建筑设计研究办公楼（8层）等工程的实际运行表明本技术产品性能稳定可靠，对降低工程费用，效果显著。
循环装置 篇3
家具油漆废水是家具生产企业在涂饰作业中, 水式喷台吸附喷涂废弃物中的油漆颗粒、溶剂微粒、染色剂等形成的含有大量有毒有害化学物质的废水。油漆废水中含有苯、甲苯、二甲苯、树脂胶体、硝基类化合物、磷酸盐等物质, 如不经任何处理, 排放到市政排水管网中, 会严重污染水体环境。
某家具企业的油漆涂饰车间在工厂初建时采用干式喷台, 由于干式喷台存在火灾安全隐患, 后改成水式喷台。水式喷台利用自来水加注循环用水, 每年消耗自来水约1.5万m3。循环水对水质的要求不高, 对水体中的化学耗氧量 (COD) 、浊度、色度、p H值等均没有严格的要求。但需保证没有过大的颗粒、杂质。但是循环水在作业时吸纳了油漆颗粒、漆粉、溶剂微粒等物质, 连续运行3～5天之后, 循环水中的杂质太多, 会阻塞溢流槽和水幕等, 使水的循环效果变差, 严重时会阻塞管道和水泵。如对排放的油漆废水进行物理或化学处理, 去掉了颗粒杂质和大部分有毒有害化学物质, 完全可以满足喷台循环水的使用要求。利用处理后的中水回送到喷台中继续循环使用, 既可节约自来水, 又可消除对水环境的污染。
通过对油漆废水进行各种物理和化学处理实验, 选择石灰作为化学药剂添, 通过絮凝、沉淀等处理, 产生的中水对喷台的设备正常运转和废气过滤等没有任何影响。实验证明, 石灰对油漆废水的处理效果较好, 且废水处理的费用很低。
二、水处理工艺流程及优化设计
根据油漆涂饰车间内水式喷台的分布特点, 原车间内的供水和排水管网都与喷台配套, 在原系统中添加一套废水反应罐、一套中水蓄水罐及相应的配套设施, 与原喷台的供、排水管连接, 形成一个封闭的废水处理、回用的循环系统 (图1) 。
在污水处理的原来设计方案中, 废水反应罐的顶部设计有一套带减速机的叶片式搅拌器。另外废水罐内反应完成后的中水提升到蓄水罐, 蓄水罐内的中水回送到水式喷台设计有两台水泵分别输水。根据水处理的工艺流程分析发现, 废水处理设施属于间歇式运行装置, 搅拌装置和两个水泵这三台设备不会同时工作, 且它们的工作运行时间很少。根据上述特点, 通过优化设计, 将一套搅拌装置和两台水泵共三台设备由一台水泵代替, 运用阀门调节水的输入和输出方向, 能够完全满足设备的运行。利用水泵输送水的冲击力搅拌污水, 从水泵引一根输水管到污水罐内下部, 水管出水口紧贴罐壁, 如图1所示, 开启阀门3和阀门5, 启动水泵, 废水罐内的废水在水泵的作用下会形成螺旋形的水流, 能使药剂与污水充分混合反应。并经过8h以上的沉淀后, 开启阀门3和阀门6, 通过水泵将沉淀后的上部中水提升到蓄水罐储存。向喷台供水时, 喷台内的污水经水泵回输至污水反应罐内, 开启阀门4和阀门7, 水泵将蓄水罐中的中水输送至各个喷台使用。喷台内的循环用水经过一段时间的使用后, 水分的蒸发会减少, 开启阀门8可以直接向水处理系统补水。
一台水泵通过连通阀门的开启、关闭运行, 满足了搅拌、分别向两个方向输水这三个功能, 不但减少了投资, 还提高了设备的运行效率。
循环流化床锅炉回料装置启动初探 篇4
随着洁净煤燃烧技术的发展, 循环流化床锅炉作为一种新型、成熟的高效低污染清洁燃烧技术, 日益成为75t/h~410t/h容量锅炉的主流炉型。燃烧室、分离装置和固体物料回送装置 (以下简称回料装置) 是循环流化床锅炉有别于其它类型锅炉的主要部件, 其任务是将分离装置中分离下来的固体物料送回循环流化床燃烧室内。本文主要对某厂130t/h循环流化床锅炉回料装置 (流动密封回料阀) 的工作原理、启动过程进行了分析、介绍, 鉴于该型锅炉设计使用说明书认为回料装置在启动前应预先填充床料, 及立管 (料腿) 的作用系防止气体反窜, 一些文献对流动密封回料阀的工作原理也比较含糊, 笔者通过自已的工作实践, 认为无床料启动方式是完全可行的, 并澄清了“流动密封”回料装置的立管 (料腿) 的作用并非是防止气体反窜。
1 回料装置的任务
燃料在炉膛内燃烧后产生的烟气经过汽冷式旋风分离器分离, 分离出来的未燃烬粗固体颗粒被送至炉膛下部密相区内, 进行循环再燃烧, 它是由布置在旋风分离器固体出口及炉膛后墙固体进口之间的回料装置完成 (见图1) 。
由于炉膛内固体颗粒入口处的压力高于分离装置中固体颗粒出口处的压力, 回料装置的主要任务是将分离器分离下来的固体颗粒连续地送至压力较高的炉膛密相区。所以, 回料装置的任务可概括为:1) 由低压区向高压区连续输送物料;2) 具有密封作用, 防止气体反窜, 该功能由回料装置移动床、流化床达到的压力屏障实现。
2 回料装置的原理
回料装置由分离器料腿、松动床、鼓泡床所组成, 松动床与鼓泡床之间有一个圆形通道, 固体颗粒在此由下流转向上流, 并由鼓泡床的溢流作用输送入炉膛。使固体颗粒从分离器料腿的低压区向炉膛的高压区流动的动力来源于回料器上流管和下流管的料位差。采用罗茨风机产生的高压空气作为回料流化床的流化空气, 在松动床实现固体颗料的移动, 同时布置在上流管、下流管各处以侧吹的形式起到对物料流动的助推作用。分离器料腿中的料位高度会自动调节, 从而使料位形成的压力与通过流动密封阀的压降及驱动固体颗粒流过阀所需的压头相平衡。在流动密封阀出口处的压力略高于炉膛接口部位压力, 从而起到了密封作用, 使炉膛内的烟气不能返窜。即达到如下压力平衡式:
式中:p为回料装置风室压力, ⊿pb为回料装置布风板压降, ⊿ph为回料装置料层压力降, pl为炉膛接口部位压力。
3 回料装置的无床料启动
有关文献认为:“应使回料阀在上流料腿和下流料腿间形成密封 (由床料填充实现) 。床料应从回料器床料填充口添加。此时, 回料器风机必须投入运行以提供必要的风量, 而且床料的粒径必须恰当。”
实际上, 回料器床料可以不预先添加, 锅炉冷态启动过程中, 在低负荷向高负荷过渡时, 旋风分离器不断地把固体颗粒分离下来, 掉入回料装置, 一开始料位形成的压力并不能满足固体颗料向炉膛输送的平衡关系, 也就是说回料阀处于“关闭”状态, 此时回料装置的温度将会较低。
如图2示出了锅炉启动初期回料装置温度变化曲线。即便不满足压力平衡关系, 由于输送风的作用及回料流化床的夹带作用, 也会有少量灰粒被输送至炉膛内, 并且有随灰粒的不断积累而呈增加趋势, 因此, 可以看到回料装置温度曲线随着时间推移呈缓缓上升的趋势。
随着时间推移, 分离器料腿和回料装置鼓泡床内灰粒将日益增多, 在带上低负荷后, 料腿内灰粒将很快积累到相当高度。一旦灰量积累到打破压力平衡关系, 将使回料量突然快速增加。此时, 笔者暂且称之为“开始循环点“, 表现为回料装置温度迅速上升, 与旋风分离器烟温日趋接近。此时, 可以称为回料阀处于“打开”状态。此后, 回料装置的输送特性能自行调整。如锅炉负荷增加, 飞灰夹带量增大, 分离器捕灰量增加;此时如回料装置仍保持原有输送量, 则料腿料位高度增加, 压差增大, 因而物料输送量也自动增加, 使之达到平衡, 反之亦然。
此后, 正常返料开始建立, 而料位则会按锅炉负荷的变化而自动调节 (锅炉负荷往往对应着一定的循环倍率, 此时, 飞灰回送量差别是很大的) 。此时, 回料装置温度通常与旋风分离器烟温接近, 该温度可作一个侧面判断回料阀是否处于正常工作状态。
4 无床料启动的有关问题
回料装置未填充床料, 是否会使炉膛烟气通过回料装置进入旋风分离器。由2-1式可知:回料装置风室压力——回料装置布风板压降——回料装置料层压力降后的压力, 只要大于炉膛接口部位压力, 即可满足密封作用。回料装置刚启动时, 由于没有多少灰粒积累, 此时“回料装置料层压力降”应比返料正常建立时为小, 而其它两项 (回料装置风室压力、回料装置布风板压降) 并没有多少变化, 完全可以满足密封要求。回料装置无床料启动初期的压力分布见图3, 可以看出, 回料装置相当于起到了一个压力屏障的作用, 使炉膛密相区 (压力相对较高) 与旋风分离器 (压力相对较低) 隔绝开来, 使烟气不可能“反窜”。因此, 有关文献中提到的回料腿的作用在于阻止床内的高温烟气反窜入分离器, 虽然并没有错, 回料腿确能起到此作用, 但容易使人误解为只有建立一定回料腿料位, 才能阻止烟气反窜。笔者的意思是, 无论料腿是否有料位, 只要回料装置配风正确, 密封作用都是存在的。
回料装置中高压风会对旋风分离器效率有影响吗。实际上, 分离器料腿上充气孔以及松动床布风板所输送出来的高压空气无论是启动时还是正常运行中都是以气泡的形式, 从料腿上方流向旋风分离器。也就是说, 气流方向和物料流动方向实际上是相反的, 气流的作用就是起松动作用。而鼓泡床布风板所输送出来的空气是夹带灰粒流向炉膛的。因此, 分离器承受这部分气体的影响是至始至终的, 与是否填充床料启动并没有关系。但气体数量相对烟气来说是微乎其微的, 在正常运行时料腿高压空气流量为130Nm3/h, 折算成900℃, 也仅为780Nm3/h。事实证明, 分离器仍有相当高的效率。
5 无床料启动的优点
无床料启动方式, 使锅炉冷态启动时无需在回料装置内填充床料, 取消了繁重的劳动, 大大提高了效率, 运行方面非常欢迎。再则, 无床料启动方式使返料风机一开始就投入运行, 只要调整好各充气口风量, 整个启动过程中无需再进行调整操作, 物料循环自动进行, 不存在控制回料“阀”的“启”“闭”操作, 减小了运行操作的复杂性, 提高了运行稳定性。
6 结论
循环流化床锅炉回料装置无床料启动方式, 与预先装填床料的启动方式相比, 具有简单、可靠、自动启闭的特点, 并具有回料装置温升相对平缓, 对回料装置内衬材料的保护更有利。运行实践证明, 该型回料装置无床料启动方式是完全可行的。
摘要：本文对某厂130t/h循环流化床锅炉回料装置的工作原理、启动过程进行了分析, 对无床料启动方式作了重点说明, 证实了回料装置 (流动密封阀) 立管的作用并非是防止气体反窜。
关键词：循环流化床,回料装置,启动
参考文献
[1]岑可法, 等.循环流化床锅炉理论设计与运行.北京:中国电力出版社, 1998.
循环装置 篇5
(1) 优化机泵冷却水工艺设计, 将废水回收再利用, 减少水量损失。
(2) 提高循环水的浓缩倍数, 降低新鲜水补充量。
1 循环水泵冷却水系统优化
1.1 循环水泵冷却用水现状
为了保证循环水泵正常运转, 冷却对于水泵尤其是盘根、轴承箱的冷却是不可少的。目前, 循环水装置有一部分水泵的冷却水是从水泵内引出的循环水, 有一部分水泵的冷却水是的工业水, 这些给盘根冷却后的循环水、新鲜水都直接排入泵房内的地沟中, 最终汇聚在地沟蓄水池内, 这些水质良好的冷却水最终被外排到清净雨水线中, 降低了循环水系统的浓缩倍数, 加大了水资源的损耗。
1.2 循环水泵冷却用水方案
从水处理工艺上看, 循环水的处理比新鲜水复杂, 但从产品价格上看, 每吨循环水的价格却远远低于新鲜水的价格。从循环水处理工艺流程上看, 循环水和新鲜水的最大差别在于循环水可以循环利用, 而新鲜水使用后则直接排放, 这样循环水只需在循环过程中加入少量补充水即可维持生产, 与新鲜水相比循环水减少了向水中投加药剂的费用支出, 单位成本显然就可以降低。装置采用循环水作为循环水泵盘根、轴承箱的冷却水, 使用后水质指标仍然合格, 适合回到循环水系统循环使用。本文的节水方案是:
(1) 采用循环水代替新鲜水作为装置循环水泵盘根、轴承箱的冷却用水。
(2) 将给循环水泵盘根、轴承箱冷却后的大量水资源通过水射器的作用将废水回收到冷却塔中再利用, 这样既节约了新鲜水的补水量, 又减少了药剂的投加量, 同时提高了循环水的系统浓缩倍数, 减少污水排放量, 减轻污水处理厂的压力, 为废水回用创造了较好的条件, 实现了装置节水减排的目标, 既降低了装置的能耗, 也为企业节省了一笔经济费用。
2 循环水泵冷却用水改造及回收办法
2.1 用循环水代替新鲜水作为冷却水
将用新鲜水作为冷却水的水泵上接出两根DN15的管线, 用循环水代替新鲜水作为循环水泵盘根、轴承箱的冷却用水。
2.2 利用水射器回收废水
以某化工厂循环水场为例, 从加药和加氯使用的动力水线上, 在未出泵房处引出一条DN50的动力水线, 在其上加设3个阀门, 选定的水射器接在引出的动力水线上, 水射器的吸入管管口插入地沟蓄水池距上檐700mm处, 经过水射器抽上来的水将沿着动力水流向5#塔池内, 在液下泵出口管线上接出一条DN50的管线与引出的动力水线连接, 在其上加设一个阀门。起到备用作用。设计图如下所示。
由上图可知:
(1) 当阀门1、5打开时, 阀门2、4关闭时, 为地沟水回收设备正常工作。
(2) 当水射器发生故障时, 可将阀门1、4、5关闭, 阀门2打开, 利用原有的液下泵将地沟水抽入塔池中, 可对水射器进行检修处理;液下泵发生故障时, 可将阀门1、5打开, 阀门2、4关闭, 可对液下泵进行检修。
(3) 阀门1、4、5打开, 阀门2关闭时, 可做防洪应急处理设施。
2.2.1 通过一周的取样化验得出废水的工艺指标如下表1所示。
由上面的地沟蓄水池中的废水与循环水、新鲜水指标对比数据可以看出地沟蓄水池中的废水符合回收要求。
2.2.2 方案实施后可能遇到的实际情况
因敞开式地沟可能导致树毛、墙皮、灰尘等杂物落入池中, 因而可在新加的管线上安装一过滤网, 可有效阻挡水中杂物进入塔池。
将敞开式污水池彻底清理干净, 并将池内、底部和四壁铺设白瓷砖, 以便随时观察污水池内部是否有杂物和水质情况, 在污水池上加设盖板, 可有效地防止杂物直接落入地沟蓄水池中。
3 节水减排带来的经济效益
以上述循环水场为例, 循环水场现有循环水泵10台水泵 (1-6#使用循环水, 7-10#使用新鲜水) 全部运行来计算:
污水池长1.95米, 宽0.95米, 高1.4米, 现用潜水泵的功率为2.2KW。经多次试验得出, 地沟蓄水池储满水需要30分钟, 潜水泵要运转5分钟方能将水排尽, 有上述数据可得:
污水流速=体积/时间=1.95×0.95×1.4/ (30/60) =6.5m3/h;
每天损失水量=速度×时间=6.5 m3/h×24h=156 m3=156吨;
每年损失水量=156吨×365天=56940吨;
每天损失的水量其中包括新鲜水121.9吨, 循环水34.1吨;
每年损失新鲜水44493.5吨, 循环水12446.5吨;
每天耗电量=2.2KW× (24×60/30) ×5/60=8.8KWh;
以每吨新鲜水的价格为3.14元, 循环水的价格为0.24元, 每度电为0.57元计算;
每天损失水价值=新鲜水+循环水=121.9吨×3.14元+34.1吨×0.24元=391元;
每天耗电价值=8.8KWh×0.57元=5.0元;
每年损失水价值=391元×365天=142715元;
每年损失电量价值=5.0元×365天=1825元;
综上所述项目建成使用后, 每年节约144540元, 每年节约56940吨水。
4 提高循环水浓缩倍数减少新鲜水补水量
在保证循环水水质的前提下, 由公式N=C r/C m可知, 当环境条件一定的情况下, 适当的提高浓缩倍数, 可以降低新鲜水的补水量, 通过公式B=E/N+1-W可知, 当系统蒸发水量和飞散水量一定的情况下, 浓缩倍数的提高可以减少系统的强制排污水量, 从而降低水量的损失, 是装置节能降耗的有效途径。
式中:Cr——循环水中的盐类浓度;C m——补充水中的盐类浓度;B——强制排污水量, m3/h;E——蒸发水量, m3/h;N——浓缩倍数;W——飞散水量, m3/h。
5 结论
节水减排工作是一项集工艺、环保、效益等多因素于一体的综合性工作, 我们应深刻认识装置节水减排的必要性和重要性, 将“节水优先, 环境为本, 提高用水效率”作为企业节水工作的指导思想, 利用具有技术成熟、工艺简单、设备可靠、投资少、效率高、运行费用低、占地小、管理方便的工艺技术, 实现节约水资源和减少能源浪费的目标。
摘要：高速旋转的循环水泵轴与密封填料摩擦产生大量热, 为将这部分热量带走就需要连续通入冷却水, 但产生的这部分废水无法回水利用, 本文通过从工艺、经济核算上合理优化机泵冷却用水及废水回用技术, 并提高循环水的浓缩倍数以减少系统补充水量, 实现装置节水减排的目标。
关键词：冷却水优化设计,废水回用,节水减排
参考文献
[1]齐冬子.敞开式循环水冷却水的化学处理.北京:化学工业出版社, 2001, 41-126
[2]刘裔安, 等.工业用水节约与废水减量.北京:中国石化出版社, 2001, 48-132
循环装置 篇6
由于减速箱高温使润滑油粘度降低甚至变质, 使齿轮、轴承上的润滑油膜破坏, 降低了润滑油的润滑作用, 是轴承和齿轮损坏的主要原因, 润滑油的高温使油封的唇部温升超出橡胶的耐热极限, 唇部硬化表面发生龟裂, 是油封失效的主要原因, 减速箱的高温通过联接轴传导至主电机, 使电机轴承润滑脂失效, 给设备造成极大的安全隐患。
2 冷却循环系统的设计与应用
为解决高温对设备的不良影响, 本设计采用冷却循环系统, 在不动设备主体, 保持原设备功能的状况下, 外加冷却循环系统, 通过油温控制装置, 使温度可控可调, 灵活控制减速箱油温, 解决了减速箱高油温的问题。
2.1 系统的主体结构
它是由减速机壳体、动力输出轴、传感器、阀门、过滤器、油泵、温度表、压力表、润滑油循环管线、板式换热器、温控阀、冷却水循环管线、冷却水进口和冷却水出口连接而成。
2.2 系统的设计实施
在减速机壳体的上端有动力输出轴, 在减速机壳体的底端安装着传感器, 传感器与温控阀连接;温控阀安装在板式换热器下端的冷却水循环管线上, 在温控阀的下边安装着阀门, 阀门的下边有冷却水进口, 在板式换热器的上端安装着冷却水循环管线, 在冷却水循环管线上有阀门和冷却水出口。减速机壳体的底端中间润滑油循环管线与板式换热器的上端连接, 并在润滑油循环管线上安装阀门、过滤器、油泵、温度表、压力表;减速机壳体的上端润滑油循环管线连接在板式换热器的下端, 形成循环的冷却系统。
对减速箱增加润滑油循环管线、冷却水循环管线、齿轮油泵和板式换热器, 直接对润滑油进行冷却, 在润滑油循环管线增加温度表、温控开关, 通过温控开关的设置来调节冷却管线上的阀门, 从而达到控制润滑油的最佳温度, 保证轴承和齿轮的润滑效果, 防止油封失效和主电机温度升高, 在冷却水循环管线及减速箱上安装压力表, 确保新的系统正常运行。
1.减速机壳体;2.动力输出轴;3.传感器;4.阀门;5.过滤器;6.油泵;7.温度表;8.压力表;9.润滑油循环管线;10.板式换热器;11.温控阀;12.冷却水循环管线;13.冷却水进口;14.冷却水出口
具体实施方式如图1所示:在减速机壳体的上端有动力输出轴, 在减速机壳体的底端安装着传感器, 传感器与温控阀连接;温控阀安装在板式换热器下端的冷却水循环管线上, 在温控阀的下边安装着阀门, 阀门的下边有冷却水进口, 在板式换热器的上端安装着冷却水循环管线, 在冷却水循环管线上有阀门和冷却水出口;在减速机壳体的底端中间由润滑油循环管线与板式换热器的上端连接, 并且在润滑油循环管线上安装着阀门、过滤器、油泵、温度表、压力表;减速机壳体的上端由润滑油循环管线连接在板式换热器的下端。
3 油温自动控制装置电路部分
本系统通过传感器检测减速机壳体的温度, 将输出信号传递给油温控制装置, 通过油温控制装置来调节冷却管线上的阀门, 确保冷却循环系统的运行;温度控制装置使减速箱的油温可控可调, 使设备润滑油达到最佳状态。
1.ST———温度控制器;2.KA———温度高限中间继电器;3.KM———温度高限接触器;4.YA———冷却系统电磁阀;5.HL1———电源指示;6.HL2———温度高限位指示;7.HL3———故障指示;8. (19、20;8、12;) 点———温控器常开触点;9. (16、18) 点———温控器常闭触点;10. (22、23、24) 点———外接传感器
温度自动控制电路如图2所示, 当减速箱油温升到设定高限温度时, 传感器将检测的减速机壳体温度高限信号输出, 温控器接到高限信号, 如图 (19、20;8、12) 常开触点闭合, ST常开点闭合, (16、18) 常闭触点断开, 中间继电器KA、接触器KM得点, 冷却系统电磁阀YA得电, 冷却温控阀门动作, 电路设计高限动作, 阀门打开, 进入冷却循环状态;当油温降到温度设定下限时, 传感器输出低限信号, (16、18) 常闭触点闭合, (19、20;8、12) 常开触点断开, ST常开点断开, 中间继电器KA、接触器KM点断电, 冷却系统电磁阀YA断电, 电路设计低限动作, 冷却循环系统关闭。
减速箱的油温自动控制装置根据传感器对减速机壳体温度的检测输出信号, 实现了对冷却循环系统的控制, 使减速机的油温可控可调, 达到了自动控制冷却循环系统运行的目的。
4 效果评定
本设计采用冷却循环系统和温度自动控制装置, 实现了自动控制减速箱油温的目的。减速箱油温在高限时运行冷却循环系统, 增强了润滑油的润滑作用, 减少了减速箱油温对轴承和齿轮的损坏以及对电机轴承润滑脂的影响, 大大降低了设备的安全隐患, 减少了设备备件的更换频次;温度自动控制装置的改进, 使温度可控可调, 灵活方便, 各方面满足了运行要求, 降低了生产成本, 对于增强市场竞争能力, 促进企业持续发展具有重要意义。
摘要：由于系统的减速箱高温使润滑油粘度降低甚至变质, 使润滑脂失效, 给设备造成安全隐患。为解决这一问题, 通过利用冷却循环系统降温;并对温度自动控制装置改进, 使温度可控可调。解决了高温对减速箱润滑油的影响, 效果明显。
水动风机在循环水装置上的应用 篇7
大庆油田甲醇分公司现有三套循环水冷却装置, 分别负责为一、二甲醇及合成氨装置提供循环冷却水。这三套循环水冷却装置冷却塔均为敞开式, 其中第一、三循环水场为横流式冷却塔, 第二循环水场为逆流式冷却塔, 塔顶风机均采用电动机驱动, 采用电动机驱动风机存在以下问题:
1) 电动机驱动, 电耗大:以处理量3 000 t/h的塔为例, 电动机消耗功率160 k Wh。
2) 维修维护费用大:风机采用电动机驱动, 通过长轴与风机减速器相连, 机械传动部件多, 功损大, 维修维护工作量大。
3) 漂水量大, 电动机驱动风机无法调节风机转速, 不能根据季节和环境温度变化进行随时调整, 水的损失较大。
4) 电动机驱动, 在生产装置的换热设备出现内漏问题时, 存在可燃气体浓度超标后发生爆炸、着火的隐患。
5) 电动机驱动, 振动和噪音大, 对环境的影响较大。
这些问题在化工厂循环水装置普遍存在, 对循环水装置的安全、长期、稳定、高效运行造成一定的影响。为解决上述问题, 分公司于2009年初开始组织攻关小组进行技术攻关, 并对国内同类化工装置循环水装置进行实地调研, 经多方交流与考察, 最终确定采用水动风机技术解决循环水装置风机现采用电动机驱动存在电耗高、维修难、不易控制的问题。
2 水动风机技术特点
水动风机技术体现了节能、环保、经济、安全、性能稳定的理念, 是一种新型高效节能技术。其核心是用水动风机取代传统的电动机作为风机动力, 使风机由原来的电力驱动改为水力驱动。水动风机的工作动力完全来自于循环水系统的能量, 把循环水系统的能量回收二次利用, 确保不增加循环水水泵的电耗。
水动风机的特点如下:
1) 在保证冷却塔温降设计参数的前提下, 以水动风机取代风机电动机, 改电力驱动为水力驱动, 完全省去电动机的能耗;
2) 水动风机冷却塔省去了风机电动机及减速箱, 大大降低冷却塔的震动和噪声, 减少对环境的污染;
3) 水动风机冷却塔省去了电动机、联轴节、减速箱、电控、电缆等, 减少日常的维修保养费用;
4) 水动风机冷却塔上无电气设备, 避免了漏电漏油现象, 从而可在防爆环境下安全运行。
5) 水动风机的转速可随季节变化, 相应按照需要调整风量, 使冷却塔的气水比稳定在最佳的状态, 以达到冷却的最佳效果。
3 现场实施情况
2010年3月, 攻关小组经多方调研与技术交流, 最终确定采用国内某公司生产的水动风机为试验设备在分公司第三循环水场1#冷却塔进行应用, 该塔设计流量为3 000 m3/h。经采集现场实际运行数据、编制技术方案、签订技术协议、进行所需设备和材料的加工采购及进行现场管线改造, 项目于2011年3—4月进行现场设备安装, 于2011年5月进行现场调试, 2011年6月完成了夏季工况数据采集。
3.1 现场改造情况
1) 拆除原风机电动机、传动轴、变速器改为水动风机。
2) 冷却塔原进水管由直接进布水器改为风筒直接进水动风机
3) 改造后水动风机四条出水管连接到原布水器支管。
3.2 现场调试、运行情况
3.2.1 转速测试
转速测试见表1。
转速测试数据表明:水动风机随着循环水流量的增加, 其转速也不断增加, 并且在水流量没有达到设计最大流量 (3 000 m3/h) 的前提下, 其转速已达到风机的额定满转速, 完全可以满足生产实际需要。
3.2.2 流量、泵电流等其它指标测试
5月20日—26日9∶00其它测试见表2。
从以上测试数据可以看出, 1#水塔塔顶水动风机转速达到技术要求, 在2 750 m3/h水量时, 风机即可达到额定转速149 r/min, 同时循环水水泵电流没有变化, 系统功耗没有增加, 单塔冷却能力达到生产指标要求。实现每小时节电160 k Wh (原塔顶风机电动机额定功率) , 日节电3 800 k Wh。
另外, 对噪声指标也进行了检测, 结果是小于75 d B, 符合技术协议要求。
3.2.3 运行阶段数据
6月份工况测试数据见表3。
从表3采集的夏季工况数据可以得出以下结论:
1) 水动风机转速可根据送水温度需要进行调节;
2) 风机在设计流量下可达到风机额定满转速;
3) 风机运行对循环水泵功耗没有影响;
4) 风机最大转速时进出水温差可达9℃;
5) 风机可实现连续稳定无故障运行。
4 效益分析
单机节电费用:第三循环水场1号冷却塔风机每年按7 200 h运行考虑, 年可节电70.272万元。
电动机和减速箱日常保养费和维修保养成本费:原电动机驱动方式的日常管理和维修保养成本约为1.5万元/年。
固定资产折旧:按照14年折旧期计算, 年折旧为85.5/14=6.11万元。
综合以上数据, 甲醇分公司第三循环水场1#塔顶风机由电动机改为水动风机年效益为65.7万元。
5 市场前景
本项目自2011年6月投入运行至今, 设备运行平稳, 项目达到了预期的各项指标, 解决了循环水装置冷却塔风机原采用电动机驱动存在的电耗高、维修难、不易控制的问题, 达到节能降耗的目的。
循环装置 篇8
天然气燃料成本居高 (约占总成本的50%~60%) 一直是制约天然气发电发展的重要因素。实现现场在线热力计算、性能监测和分析功能是提高燃气轮机发电装置经济性和安全性行之有效的手段。已有学者在燃气轮机离线计算模型研究[1,2,3]方面做了较多工作, 但受迭代和收敛能力限制。燃气轮机发电装置按照布置方案不同, 分为单轴、双轴、多轴等。本文以常用的简单循环单轴燃气轮机发电装置为研究对象, 建立其在线热力计算模型。
1 在线热力计算模型
1.1 装置布置方案简介
单轴简单循环燃气轮机发电装置由压气机、燃烧室和透平和发电机四部分组成, 且四部分位于同一根轴上。外界冷空气由压气机吸入、压缩增压, 压缩后的空气在燃烧室与天然气燃料混合燃烧产生高温燃气, 高温燃气进入透平做功, 同时带动发电机发电。装置工艺流程简图如图1所示。
1.2 各部件与装置热力计算建模
燃气轮机发电装置热力计算模型由压气机、燃烧室及透平等部件模型组成。
1.2.1 压气机
式 (1) 中, Wc为压气机耗功功率, k W;Mc为外界冷空气流量, kg/s;Δhc为冷空气在压气机内的焓升, k J/kg。
式 (2) 中, cpc为压气机压缩空气平均比热, k J/ (kg·K) ;T1为压气机进口温度, 也是热力循环最低温度, 取大气环境温度T0, K;T2为压气机出口温度, K。
式 (3) 中, ηc为压气机热效率;T2s为压气机等熵过程出口温度, K。
式 (4) 中, ε为压气机压比;k1为压气机等熵过程绝热指数。
式 (5) ~式 (6) 中, p0、p1、p2分别为大气环境压力、压气机进口压力和出口压力, k Pa;ξ1为压气机进气道压力损失系数。cpc和k1都可根据压气机进出口平均温度由拟合的空气特性曲线得到。
1.2.2 燃烧室
式 (7) 中, Mt为燃烧室出口燃气流量, 也是进入透平做功的燃气流量, kg/s;鄣为燃料空气比;ζ为冷气空气漏风等损耗系数, 具体根据燃气轮机冷空气进入透平的实际设计型式求算。
式 (8) 中, Mf为天然气燃料量, kg/s;
式 (9) 中, β为天然气燃料系数;M0为燃烧所需的理论空气量, kg/kg。
式 (10) 中, LHV为天然气燃料低位热值, k J/kg;T3为热力循环最高温度, 可取为透平进口温度, K;ηb为燃烧室效率。
式 (11) 中, τ为温比, 即装置热力循环最高温度和最低温度之比。
式 (12) 中, ξb为燃烧室压力损失系数;p3为燃烧室出口压力或透平进口压力, MPa。
1.2.3 透平
式 (13) 中, Wt为透平做功功率, k W;Mt为燃气流量, kg/s;Δht为燃气在透平内焓降, k J/kg。
式 (14) 中, Cpt为透平燃气平均比热, k J/ (kg·K) ;T4为透平排气温度, K。
式 (15) 中, ηt为透平热效率;T4s为透平等熵过程出口温度, K。
式 (16) 中, p3、p4分别为透平进口压力和排气压力, MPa;k2为透平等熵过程绝热指数。
式 (17) 中, ξt为透平压力损失系数。
Cpt和k2都可根据透平进出口平均温度由拟合的燃气特性曲线得到。
1.2.4 装置热效率与输出功率
式 (18) 中, η为燃气轮机装置 (不含发电机侧) 热效率。
式 (19) 中, P为燃气轮机发电装置输出功率 (发电机端功率) , k W;ηm为装置机械效率;ηg为发电机效率。
由式 (1) 、式 (7) 和式 (19) , 得到冷空气流量Mc:
式 (21) 中, w为燃气轮机装置 (不含发电机侧) 比功率, (k W·s) /kg。
式 (22) 中, ηe为整个燃气轮机发电装置 (到发电机端) 发电热效率。
式 (23) 中, HR为整个燃气轮机发电装置 (到发电机端) 发电热耗率, k J/ (k W·h) 。
式 (24) 中, de为整个燃气轮机发电装置 (到发电机端) 发电气耗率, kg/ (k W·h) 。
1.3 现场在线热力性能计算模型计算流程
现场在线热力性能计算模型适用于现场控制系统内嵌式计算模块, 更适用于当前非常先进的基于实时/历史数据库的生产实时监测系统后台软件计算模块。现场在线热力性能计算是基于现场实际测量的参数 (输入参数) , 利用上节装置各部件模型计算装置热效率、压气机压比、压气机效率、透平效率等性能指标 (输出参数) 。现场测量的参数包括发电机端输出功率 (P) 、冷空气 (环境) 压力和温度 (p0、T0) 、压气机进出口压力 (p1、p2) 和温度 (T1、T2) 、透平进出口压力 (p3、p4) 和进出口温度 (T3、T4) 。计算流程如下。
1.3.1 稳态工况和非稳态工况判定
现场在线热力性能计算模型即可以用于稳态工况计算, 也适用于非稳态工况计算。稳态工况计算首先根据实测的装置功率和转速进行判定。符合功率和转速平衡的工况为稳定工况, 反之则为非稳定工况。从研究燃气轮机发电装置性能角度, 以稳定工况计算数据为参考依据。
1.3.2 外界冷空气流量Mc和天然气燃料量Mf计算
由式 (2) ~式 (6) , 计算出压气机进口管压力损失系数、压比ε、压气机效率ηc及压气机焓升Δhc;由式 (8) ~式 (12) , 计算出燃烧室压力损失系数、温比τ、天然气燃料系数及燃料空气比, 压气机焓升Δhc;由式 (14) ~式 (17) , 计算出透平压力损失系数、透平效率ηt及透平焓降Δht;实时计算中, 发电功率P为可测参数, 则由式 (20) , 计算出冷空气量Mc。进而计算出燃料量Mf;在Mc和Mf计算过程中, 同时计算得到了压气机、燃烧室和透平的性能指标, 包括压比ε、压气机效率ηc、温比τ、透平效率ηt及各压力损失系数等。
1.3.3 装置热经济指标计算
由式 (18) 、式 (20) ~式 (23) , 依次计算出装置热效率η、比功率、发电效率ηe、热耗率HR及气耗率de。
2 计算实例
以仪征热电厂燃气-蒸汽联合循环机组为例, 计算燃气轮机发电装置部分性能指标。燃气轮机发电部分包括1台燃气轮机和其带动的1台发电机, 为单轴简单循环。以性能试验工况数据验证本文计算模型正确性。性能试验工况基础参数可模拟在线实时测量参数。性能试验工况基础参数:大气环境压力、温度分别为101.3 k Pa、15℃;压气机出口压力、温度分别为1.17 MPa、624.7 K;透平进口压力、温度分别为1.138 MPa、1 339.45 K;透平排气压力和温度分别为104.4 k Pa、817.25 K;天然气为气态燃料, 低位发热量为48 686.3 k J/kg;发电有功功率165.903MW。计算结果见表1。
由表1可知, 两组计算结果基本保持一致, 具有足够精度。由此可见, 本文采用的在线计算模型具有较高适用性。
3 在线性能监测
压气机效率反映了压气机综合性能。压比和压气机进气道压力损失系数结合起来是判断压气机叶片积垢、磨损、进气过滤装置故障的最直观指标。在线性能监测中, 如果压力和损失系数曲线下降明显, 如图2所示, 进气过滤装置故障可能性较大。进气过滤装置故障导致过滤效果差, 引起压气机叶片结垢。如果压力损失系数曲线下降不明显, 而压比曲线下降明显, 同时伴随着压气机效率下降, 如图3所示, 可初步诊断叶片结垢, 主要原因在于进气过滤装置本身质量和性能问题, 对微小灰尘的过滤能力差。
4 结语
a) 单轴简单循环燃气轮机发电装置热力性能计算模型适用于现场在线实时计算, 无须传统计算中复杂的迭代, 体现了灵活性、易操作性, 又具有较强应用性;
b) 在线热力计算模型可实时计算燃气轮机发电装置关键部件压气机、燃烧室、透平及装置整体性能指标和热经济指标, 为燃气轮机发电装置性能监测提供了数据分析基础;
c) 在线热力计算模型不仅适用于简单循环燃气轮机装置, 也适用于多轴燃气-蒸汽联合循环燃气轮机装置部分, 延伸了模型应用范围。
摘要：提出了一种简单循环单轴燃气轮机发电装置在线热力性能计算模型, 计算简易灵活, 避免了多重反复迭代, 通过实例计算证实了模型的正确性。该模型不仅能用于简单循环燃气轮机装置, 也适用于多轴燃气-蒸汽联合循环燃气轮机装置部分。
关键词：燃气轮机系统,在线热力计算,性能监测,单轴,简单循环
参考文献
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