Оборотные системы технического водоснабжения
В оборотных системах обязательным является наличие водоохладителя. Его функции могут выполнять водоем-охладитель, градирни или брызгальные бассейны.
Система водоснабжения с водоемом-охладителем— наиболее распространенная на действующих конденсационных электростанциях. В этой системе главный корпус электростанции размещают обычно близ берега водоохладителя, а циркуляционные насосы — в береговой насосной.
Требуемая для охлаждения технической воды площадь водохранилища зависит от мощности электростанции, количества сбрасываемой теплоты, климатических условий района и формы водоема (пруда). Его сооружают, используя естественные или искусственные озера, небольшие реки, которые перегораживают плотинами для затопления необходимой территории (рис. 6.7). Глубина водоема-охладителя должна быть не менее 3.5—4 м.
Рис. 6.7. Схемы водоемов-охладителей:
а — водоем вытянутой формы; б — водоем округлой формы; в — водоем, сооружаемый вне долины реки; 1 — площадка электростанции; 2 — плотина; 3—ограждающая дамба; 4 — водозаборное сооружение; 5 — отводящий канал; 6 — струенаправляющая дамба; 7 — струераспределительное сооружение; 8 — транзитный поток; 9 — водоворотная зона
Рис. 6.8. Зависимость температуры охлаждающей воды от параметров наружного воздуха и совершенства водоохладителя:
а— теоретический предел охлаждения воды при испарительном охлаждении т. в зависимости от температуры и влажности наружного воздуха; б — температура охлаждающей воды после водоохладителя в зависимости от теоретического предела охлаждения при изменении температуры наружного воздуха
Использование водоемов-охладителей имеет ряд преимуществ перед использованием градирен: надежность технического водоснабжения, более низкие и устойчивые температуры охлаждающей воды tв1, значительно меньшие потери воды на ее испарение в охладителе, большая простота эксплуатации системы (особенно зимой), меньшая высота подъема охлаждающей воды (4—8 м) и значительно более низкий расход электроэнергии на перекачку, возможность комплексного использования водоема-охладителя для рыборазведения, орошения сельскохозяйственных угодий, отдыха и спорта трудящихся.
Рис. 6.9. Градирня противоточного типа с естественной тягой:
а — разрез и фасад; б — план; в—деталь; г, д — градирня производительностью до 100 000 м3/ч с башней из стального каркаса, обшитого алюминиевым листом (г) и из монолитного железобетона (д): 1—подводящие трубопроводы; 2 — водораспределительные трубопроводы с разбрызгивающими соплами; 3 — щиты оросительного устройства пленочного типа; 4— каркас оросителя; 5 — водоуловитель; 6 — водосборный бассейн; 7 — вытяжная железобетонная башня гиперболоидной формы; 8 — воздухонаправляющие щиты; 9— отводящие трубы; 10—светоограждение
Охлаждение в водоохладителе происходит в результате соприкосновения воды с воздухом при ее движении, как в границах акватории, так и по высоте водяного слоя. Поступающая в больших количествах с нагретой в конденсаторах водой теплота (до 1 миллиона ГДж/сут на крупных ТЭС) отводится в основном путем испарительного охлаждения. Такое охлаждение значительно повышает интенсивность теплообмена между водой и воздухом. При этом температура воды может иметь значение ниже температуры окружающего воздуха. Эта разница возрастает с уменьшением относительной влажности воздуха (рис. 6.8). Как видно из этого рисунка, температура охлаждающей воды не достигает теоретической температуры влажного термометра на значение предела охлаждения ,°С, характеризующего совершенство работы охладителя.
Активная площадь водоема Fа, км2, определяется по формуле
где =0,4-0,9 — коэффициент использования водоема, зависящий от его формы, наличия застойных зон, способа забора воды; Fобщ— общая площадь водоема. Необходимую площадь водоохладителя, км2/МВт, можно приближенно определить по удельной площади:
.
Значение fуд принимают в пределах 5— 6 км2 на 1000 МВт для КЭС на сверхкритических параметрах пара и до 10—11 км2 на 1000 МВт для АЭС на насыщенном водяном паре.
На большей части водоемов-охладителей применена гравитационная схема использования их поверхности для охлаждения циркуляционной воды. При этом нагретая в конденсаторах турбин вода должна отводиться в водоем на значительном расстоянии от места приема, что обеспечит необходимое ее охлаждение на пути от места слива до места забора (см. рис. 6.7). Более рациональной является осуществляемая в настоящее время АТЭП схема объемной циркуляции воды, в водоеме. Глубинный водозабор располагается в непосредственной близости от сброса подогретой в конденсаторах воды. Последняя довольно устойчиво распространяется по поверхности водохранилища за счет температурной стратификации — градиента, создаваемого теплой водой. При охлаждении воды повышается ее плотность, и она опускается в придонные области водоема, подходя к водозабору.
Потребление воды из водоема-охладителя на крупных ТЭС и АЭС достигает (15-30) 106 м3/сут. Потери воды на испарение зависят от режима работы и времени года и составляют 0,5—1 %. Для снижения минерализации воды за счет ее повышенного испарения предусматривают санитарный пропуск воды и регулярную продувку водоема пропуском воды во время весеннего половодья. Потери на фильтрацию, более значительные в первые несколько лет эксплуатации, затем снижаются.
Водоемы-охладители после подготовки местности и постройки плотины с ее сооружениями заполняют за счет притока воды из верховьев реки либо перебросом воды из постороннего источника (наливные водоемы) в течение нескольких лет. После достижения проектной отметки приток воды используется для компенсации испарения, фильтрации, для поддержания качества воды с учетом требований расположенных ниже по течению потребителей: промышленные предприятия, орошение земель, рыбное хозяйство и т. п.
Водоемы-охладители проектируют с помощью номограмм и с привлечением методов гидротехнического моделирования.
Схема трубопроводов охлаждающей воды современной КЭС с оборотной системой водоснабжения и водоемом-охладителем не отличается от схемы при прямоточной системе.
В проекте электростанций Экибастузского угольного комплекса АТЭП предусмотрена установка одной береговой насосной, обслуживающей одновременно две ГРЭС общей мощностью 8000 МВт. В насосной установлены семь осевых насосов типа ОП6-260, подающих охлаждающую воду в промежуточный напорный бассейн, откуда она самотеком поступает в конденсаторы турбин. При необходимости насосы могут работать в генераторном режиме, выполняя роль гидроаккумулирующей станции и срабатывая накопленный запас воды.
Система водоснабжения с градирнями используется преимущественно на теплоэлектроцентралях, но находит все большее применение и на конденсационных электростанциях — КЭС и АЭС.
В Советском Союзе получили применение противоточные градирни с естественной тягой (рис. 6.9). В оросительное устройство градирни под давлением циркуляционных насосов поступает подогретая в конденсаторах турбин охлаждающая вода. Современные градирни имеют систему водораспределения, где в качестве разбрызгивателей использованы преимущественно отражательные пластмассовые сопла с выходными отверстиями не менее 40 мм. Вода под давлением 15—18 кПа разбрызгивается над оросителем в виде дождя и стекает на его асбестоцементные или деревянные (из антисептированной древесины) листы. Оросительное устройство собрано в отдельные блоки, состоящие из листов размером 1600 1200 6 мм и установленные на каркасе из сборного железобетона в два яруса по высоте (2 1200 мм). Расстояние между листами по горизонтали в свету 25 мм.
Водяная пленка, стекающая по стенкам оросителя, охлаждается вследствие испарения и соприкосновения с воздухом, входящим в оросительное устройство через окна. Нагретый и насыщенный водяными парами воздух отводится вверх под действием естественной тяги через вытяжную башню.
Башни выполняют либо железобетонными гиперболоидной формы, либо в виде многоугольника с металлическим наружным каркасом и обшивкой гофрированными листами из алюминиево-магниевого сплава АМг6-М. Охлажденная вода стекает в водосборный бассейн, откуда при температуре tв1 забирается циркуляционными насосами для подачи снова в конденсаторы турбин. Вода подается к оросительному устройству на высоту 9— 18 м, глубина водосборного бассейне 2 м.
Основной размер градирни — площадь оросительного устройства (в горизонтальном сечении). В крупных современных градирнях она составляет 4000—6400 м2. Разработан проект сверхмощной градирни площадью орошения в 9400 м2. Высота вытяжной башни таких градирен составляет соответственно 90. 110 и 150 м при выходном диаметре 43, 55 и 73 м. Институтом «Атомтеплоэлектропроект» подготовлены проекты типовых градирен (рис. 6.10).
Рис. 6.10. Типовые градирни площадью орошения от 1600 до 4000 м2 (по АТЭП):
а — с железобетонной башней; б — с каркасно-обшивной башней
Важным показателем работы градирни является плотность орошения, которая на совре- менных противоточных градирнях с естественной тягой достигает 9—10 м3/(м2-ч). в результате через градирни с общей площадью орошения в 4000, 6400 и 9400 м2 можно подать для охлаждения соответственно 30, 52 и 100 тыс. м3/ч циркуляционной воды.
Вода в градирнях охлаждается в основном в результате испарения. Количество испаряемой влаги с учетом конвективного теплообмена составляет 1,5—2%. В результате испарения солесодержание циркуляционной воды возрастает; для поддержания концентрации солей в допустимых пределах осуществляют продувку циркуляционной системы или применяют химическую обработку добавочной воды. Для предотвращения обрастания оросителей водорослями циркуляционную воду хлорируют.
Эксплуатации градирен в зимнее время уделяют серьезное внимание, так как расход охлаждающей воды уменьшается примерно втрое и возникает опасность обледенения градирен у входных окон воздуха. Чтобы не допустить этого, кроме прикрытия входных воздушных окон щитами применяют хорошо зарекомендовавшее себя секционирование градирен разделением площади орошения. Лучшие результаты достигнуты применением в градирне концентрических кольцевых зон подвода воды из конденсаторов турбин. Зимой теплая вода подается преимущественно в периферийную зону во избежание обмерзания градирни.
На крупных градирнях рекомендуется (Союзтехэнерго) установка водоуловителей из блочных жалюзийных деревянных или пластмассовых пластин. Это мероприятие наряду с гравитационной сепарацией влаги в вытяжной башне снижает ее вынос за пределы градирен.
Схема технического водоснабжения с градирнями предусматривает обычно центральную насосную станцию, расположенную у постоянного торца машинного зала главного корпуса ТЭС. Охлажденная вода после градирен самотеком по железобетонным каналам поступает на вход циркуляционных насосов. Их установка обеспечивает работу под заливом. Во избежание образования накипи в трубной системе конденсаторов циркуляционную воду подкисляют и добавляют в нее раствор гексаметафосфата. В насосных станциях современных крупных ТЭС с градирнями применяют как обычные центробежные, так и осевые вертикальные насосы, создающие давление воды в 2—2,5 МПа. Там же устанавливают и дополнительные насосы меньшей подачи для охлаждения технической водой газо- и маслоохладителей и другого вспомогательного оборудования станции (в основном в зимнее время, при уменьшении давления воды в системе).
На некоторых ТЭС, расположенных в безводных и маловодных районах, начали применять сухие градирни с поверхностными охладителями в виде колонн из алюминиевых водовоздушных теплообменников. Они смонтированы в виде дельт по периметру нижней части градирни в окнах входа воздуха, при этом контур водоснабжения объединен в конденсаторах с контуром питательной воды паровых котлов. В конденсаторах турбин смешивающего типа охлаждающая вода после градирен конденсирует пар из турбины, после чего поток воды разделяется на основной конденсат, идущий в систему регенерации к ПНД, и на охлаждающую воду, идущую к градирням.
Эксплуатация таких градирен на Разданской ГРЭС и на Билибинской АЭС показала ряд их недостатков: высокие температуры охлажденной воды летом в жаркое время дня, размораживание и повреждение теплообменников в холодные зимние месяцы. Конструкция этих градирен изменена АТЭП в проекте охладительной установки Ивановской ТЭЦ-3, где предусмотрены комбинированные воздушно-испарительные градирни. Теплообменники в градирнях укомплектованы орошающими устройствами, отключаемыми зимой, когда имеется возможность эксплуатировать градирню в сухом режиме; летом в связи с повышением температуры наружного воздуха приходится включать оросители. Водяная пленка, стекающая снаружи по ребрам теплообменников, снижает температуру охлаждающей воды. В условиях СССР эти градирни оказались малоперспективными. Орошение летом снаружи возможно лишь чистой водой и лишает сухую градирню всех ее преимуществ перед обычной градирней.
Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 3223;