Статья:

УЛУЧШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МАЛОЙ ГЭС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОЦИКЛОННОГО УЗЛА ВОДООЧИСТКИ

Конференция: XXXI Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: 19. Энергетика

Выходные данные
Кубейсинова Н. УЛУЧШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МАЛОЙ ГЭС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОЦИКЛОННОГО УЗЛА ВОДООЧИСТКИ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXXI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 2(31). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/2(31).pdf (дата обращения: 20.08.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 653 голоса
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

УЛУЧШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МАЛОЙ ГЭС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРОЦИКЛОННОГО УЗЛА ВОДООЧИСТКИ

Кубейсинова Назерке
студент Казахского национального исследовательского технического университета имени К.И.Сатпаева, Республика Казахстан, г.Алматы
Касымбеков Жузбай Кожабаевич
научный руководитель, проф. Казахского национального исследовательского технического университета имени К.И.Сатпаева, Республика Казахстан, г.Алматы

Необходимость улучшение технологической схемы малой ГЭС путем усовершенствования узла водообеспечения связана с тем, что наличие отстойников в существущих конструкциях приводят к увеличению затрат на строительство указанного узла до 25-30% [1].

Поэтому, в Казахском национальном исследовательском техническом университете имени К.И.Сатпаева был предложен заменить отстойники малых ГЭС, работающие в горных условиях, на более компактные гидроциклоны для очистки воды (инновационный патент РК №25130 «Малая деривационная гидроэлектростанция», 2011). Это обеспечивает снижение вышеприведенных затрат до 7%.

Общий вид разработанной схемы малой ГЭС,снабженная гидроциклоном показан на рисунке 1 [2]. Как видно из рисунка 1, в головной части водоподающей линии для гидротурбины от водозабора или напорного бассейна в отличие от существующих ГЭС расположен гидроциклонный пескоулавливатель, заменяющий ранее используемые отстойники больших размеров и сложной конструкции.

Установка гидроциклона в приведенном варианте производится на донной части деривационного канала четырехугольной формы (рисунок 2).

 

Рисунок 1. Общая технологическая схема усовершенствованного варианта малой ГЭС, снабженная гидроциклона

 

Рисунок 2. Узел водоочистки ГЭС, установленный в головной части водозабора

 

При этом, вода с механическими примесями, перемещающиеся за счет скоростного напора в канале, попадает тангенциально в гидроциклон и очищается от твердых составляющих. Очищенная часть, через верхний сливной патрубок, расположенный по направлению течения жидкости, попадает в канал и подается к рабочим насадкам гидротурбины. А улавливаемые механические примеси (пески) выносятся к наружу через нижнее песковое отверстие. Площадь пескового отверстия может изменяться с помощью сменных разгрузочных насадок.

Смоторовой колодец с размерами 2,7х1,1х1,8 м предназначен для обслуживания техниками работу гидроциклона по сгущению массы и регулированию выноса ее из пескового отверстия, а также удаленнию (перемещению) ее по пескоотводящей трубе.

Для того, чтобы обеспечить полноту поступления воды с мехпримесями в приемную камеру за гидроциклонами предусмотрен порог,высотой, равной высоте цилиндрической части гидроциклонного аппарата.Расположение направляющей трубы на уровне порога обеспечивает стаблизацию водообеспечения и позволяет улавливать некоторое содержание сплывающих примесей,если они прошли мимо гидроциклона и порога для их удерживания.

Применяемый гидроциклонный способ улавливания механических примесей имеет ряд существенных преимуществ перед другими способами очистки воды, в частности от отстойника:

  • простота конструкции, монтажа, регулировки и эксплуатации;
    • повышенный ресурс работы узла водообеспечения;
  • высокая степень очистки от абразивных механических частиц;
  • незначительные потери жидкости через песковую насадку - до 2-3%;
  • отсутствие автономного насоса и привода, т.к. работает за счет
  • перепада деривационного канала или трубы.

Они при необходимости могут быть заменены на новые или восстановлены в ходе эксплуатации малой ГЭС.

При выполнении проекта, в целях выбора оптимальной конструкции используемого устройства для водоочистки, было произведено моделирование процесса разделения механических примесей из воды в гидроциклоне с учетом особенностей изучаемых условии.

В случае необходимости пропуска воды значительного обьема, превышающего расход единичного гидроциклона, можно параллельно установить несколько гидроциклонов (рисунок 3).

 

Рисунок 3. Параллельное расположение гидроциклонов внутри деривационного канала малой ГЭС

 

В общих условиях выбор типа гидроциклона производится на основе технико-экономического сравнения строительных и эксплуатационных показателей узла водоочистки с учетом наличия достаточного гидравлического уклона тракта водоподачи и свободных расходов воды, необходимых для разделения двухфазной жидкости. В виду того, что проектируемая песколовка по нашему решению будет установлена на донной части деривационного канала, ее основные параметры должны обеспечивать оптимальный режим работы канала и гидротурбины ГЭС. Скорость воды в деривационном канале, необходимая для нормального функционирования гидроциклонов принимается на основе расчета, по условию незаиляемости и неразмываемости их русла, с учетом переменного расхода воды.

Основным узлом обеспечения очищенной водой является гидротурбина малой ГЭС. Поэтому напорно-расходная характеристика гидроциклона должна соответствовать ее рабочим параметрам.

Как известно, основными расчетными параметрами гидротурбин при заданных максимальном, расчетном по мощности и средневзвешенном по выработке напорах и мощности, подлежащими определению в проекте ГЭС, являются [3]:

  • номинальный диаметр рабочего колеса;
  • номинальная частота вращения;
  • коэффициент полезного действия в расчетной точке;
  • требуемая высота отсасывания.

Требования к гидротурбине, объем и характеристики систем и вспомогательного оборудования, поставляемого комплектно с гидротурбиной, определяется нормами и требованиями стандарта.

Для расчета и проектирования установок гидроциклонных песколовок должны быть заданы те же параметры по воде и по загрязнениям, что и для отстойников. Гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемого эффекта очистки, определяется при требуемой высоте слоя воды. Основной расчетной величиной гидроциклонов является производительность по очищенной воде и степень очистки. Исходя из общего обьема подаваемых вод Qw определяется количество рабочих единиц гидроциклонов: Nг = QW/Qг.

После назначения диаметра аппарата и определения их количества устанавливались основные параметры гидроциклонов (диаметр Dг = 700 мм, общая высота Нг = 1565мм, производительность Qг = 1500-2000 м3/ч).

Угол наклона образующей конической части гидроциклонов в каждом конкретном случае задается в зависимости от свойств выделяемого осадка. Ввиду того,что гидроциклоны значительного диаметра (700—1000 мм) аналогично нашему, устанавливаются в тех узлах технологической схемы, в которых необходимо обрабатывать объемы загрязненной воды при размере граничного зерна разделения 0,4—0,5 мм, для головного сооружения были приняты размеры в этих пределах. При малой производительности и необходимости разделения песка незначительной крупности (0,2—0,4 мм), как в случае охлаждения воды в узле технического водоснабжения ГЭС, рекомендовано гидроциклоны с диаметрами в пределах 350— 500 мм.

На основании приведенных предпосылок и с использованием расчетных данных был изготовлен опытный образец гидроциклонного пескоулавливателя,который в настоящее время проходить апробацию технологического процесса в реальных условиях.

 

Список литературы:

  1. Гидротурбины. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования // Стандарт ОАО «СО ЕЭС». – М.,2008. – 86с.
  2. Использование водной энергии: Учебник для вузов. / Под. ред. Ю.С. Васильева – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1995. - 608 с.
  3. Касымбеков Ж.К., Касымбеков Г.Ж. Эффективный способ обеспечения малой ГЭС очищенной водой без отстойника // Журнал «Водное хозяйство Казахстана», №10. - Астана,2013. С.35–39.