Водоснабжение электростанций

Системы водоснабжения тепловых электростанций (ТЭС). На тепловых электрических станциях вода расходуется на охлаждение (конденсацию) отработавшего пара, охлаждение воздуха, газов, масла, подшипников вспомогательных механизмов. Вода требуется также и для восполнения потерь пара и конденсата, как внутри электростанции, так и у внешних тепловых потребителей, а также для перемещения по трубам подлежащих удалению золы и шлака. Кроме того, вода расходуется для хозяйственных и бытовых нужд. Наибольшим является расход воды на охлаждение в конденсаторах отработавшего пара турбин.

Величина перечисленных выше расходов воды зависит от типа электростанции, рода и количества сжигаемого топлива, типа и мощности установленного основного и вспомогательного котельного и турбинного оборудования, температуры воды, используемой для охлаждения, а также от условий эксплуатации электростанции.

Источниками водоснабжения тепловых электростанций являются реки и поверхностные водоемы больших размеров (пруды, озера, моря). Артезианские скважины из-за небольшой их производительности используются обычно только для снабжения питьевой водой.

Степень охлаждения отработавшего пара в конденсаторе зависит от температуры воды в реке, т.е. от климатических условий. Пригодной в качестве добавки к питательной воде и для охлаждения конденсатора считается вода с жесткостью не выше 4.5 мг-экв/л. Более жесткая вода быстро загрязняет трубки конденсаторов.

Водоснабжение тепловой электростанции может быть прямоточным, оборотным или смешанным.

При прямоточном водоснабжении отработавшая теплая вода сбрасывается в реку, водохранилище, озеро или море на таком расстоянии от водоприемного сооружения, чтобы исключить возможность попадания в него теплой воды. При низких температурах речной воды водоснабжение электростанций из реки может быть осуществлено по системе с подмешиванием к речной воде в маловодные периоды года отработавшей на электростанции теплой воды.

При применении системы прямоточного водоснабжения не требуется больших капиталовложений на строительство и обеспечиваются низкие и устойчивые температуры охлаждающей воды. Однако расходы воды, достаточные для прямоточного водоснабжения мощной электростанции, могут быть получены только из больших рек, на которых размещение тепловых электростанций по совокупности технико-экономических показателей (топливоснабжение, выдача электроэнергии) оправдывается лишь в редких случаях. Возможность размещения электростанций на реках ограничивается также повышенными требованиями к условиям сброса воды в водоемы, связанными с тем, что изменение температурного режима реки оказывает большое влияние на происходящие в ней биологические процессы. Поэтому крупная теплоэнергетика в дальнейшем будет развиваться преимущественно с применением оборотного водоснабжения.

Наиболее выгодной системой оборотного водоснабжения для конденсационной электростанции является система с водохранилищем-охладителем. Однако возрастающая ценность земельных участков все чаще приводит к необходимости применения для охлаждения воды на ГРЭС градирен. В таких случаях может быть применена система воздушной конденсации с радиаторными охладителями (сухими градирнями), если в районе размещения ГРЭС не имеется источников, достаточных для подпитки системы оборотного водоснабжения.

На ТЭС, располагаемых, как правило, вблизи потребителей тепла в крупных городах, широко применяются системы оборотного водоснабжения с испарительными градирнями.

Кроме системы технического водоснабжения на тепловых электростанциях предусматривается система противопожарного водоснабжения, как правило, высокого давления, а также система хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуются установками для улавливания золы из дымовых газов. В некоторых случаях в качестве золоуловителей применяются мокрые скрубберы. Под действием центробежной силы частицы золы из закрученных спиралью дымовых газов сбрасываются на стенки скрубберов и смываются водой.

Удаление шлака из-под котлов и золы из золоуловителей на большинстве электростанций производится гидравлическим способом. Расход воды для этой цели зависит от вида топлива, способа его сжигания, механических свойств золы и шлака. Для нужд гидрозолоудаления используется вода, прошедшая через конденсаторы, а также вода, сбрасываемая после охлаждения подшипников, и другие сбросные воды.

Вода, используемая для питания паровых котлов, должна быть предварительно очищена от грубодисперсных и коллоидных примесей накипеобразующих солей, а также освобождена от растворенного воздуха.

Восполнение потерь питательной воды котлов на электростанциях, работающих с давлением пара 90 кгс/см² и выше, должно производиться химически обессоленной водой или дистиллятом.

Количество воды, требующееся для подпитки котлов на конденсационных электростанциях, составляет 1—2% расхода пара.

На ТЭС ввиду отборов пара на нужды промышленных предприятий требуется значительно большее количество воды для подпитки котлов. Кроме того, на ТЭС производится умягчение воды, подаваемой на горячее водоснабжение городов.

Системы технического водоснабжения на атомных электростанциях(АЭС).Потребление технической воды на АЭС значительно больше по сравнению с ТЭС одинаковой мощности. Это связано, во-первых, с большим расходом пара в конденсаторы за счет низких начальных параметров и с наличием других охлаждающих устройств, не характерных для ТЭС. Все системы охлаждения на АЭС объединяют в единую и называют системой технического водоснабжения.

Основными потребителями технической воды на АЭС являются:

а) конденсаторы паровых турбин (основных и вспомогательных);

б) маслоохладители и воздухоохладители турбогенераторов;

в)подшипники насосов и других вспомогательных агрегатов;

г)теплообменники вентиляционных систем;

д) теплообменники доохлаждения продувочной воды парогенератора;

е) теплообменники бассейнов выдержки и перегрузки;

ж) теплообменники расхолаживания реактора;

з) теплообменники доохлаждения продувочной воды реактора;

и) теплообменники автономных контуров охлаждения ГЦН;

к) охладители радиоактивных проб воды и пара, отбираемых для анализа;

л) санитарно-бытовые устройства (прачечные, душевые);

м) система водоподготовки добавочной воды для первого и второго контуров;

н) для подпитки тепловой сети.

Более 90% расхода технической воды на АЭС потребляют конденсаторы турбин, поэтому схему технического водоснабжения можно было бы построить так: от напорного трубопровода охлаждения турбин брать воду насосами на другие потребители. Схема проста, но она связывает работу охлаждающих устройств реактора с охлаждением турбин. Но специфика охладителей элементов реакторного контура такова, что и при остановленной турбине они продолжают работать и требуют расхода технической воды. Поэтому для того чтобы не затрачивать дополнительную электроэнергию на циркуляцию технической воды, охлаждение конденсаторов турбин осуществляется по не зависимой от других охладителей системе и называется системой технического водоснабжения низкого давления. Для охлаждения ответственных потребителей сооружаются свои системы среднего и высокого давления, не зависящие от работы системы низкого давления. Насосы технической воды ответственных потребителей должны быть подключены к источникам надежного энергопитания.

Учитывая большие потребности в технической воде, источник технического водоснабжения является определяющим при выборе места строительства АЭС. Чем ниже температура охлаждающей воды, тем меньше затраты на перекачку и тем выше экономичность и надежность АЭС.

Рассмотрим возможные схемы технического водоснабжения на примере охлаждения конденсаторов паровых турбин, поскольку они являются основными потребителями технической воды.

Наиболее простой является схема с забором холодной воды из естественного источника (море, река, водохранилище, озеро и т. п.) и сбросом в него нагретой воды. Такая система называется прямоточной. При этом следует иметь в виду, что повышение температуры в источнике не должно превышать 5°С летом и 3°С зимой. Для этого запас воды, или мощность (дебит), источника должен в 3-4 раза превышать потребности станции в охлаждающей воде.

Если прямоточную систему применить не удается, то используют систему циркуляционного, замкнутого (оборотного) водоснабжения, когда техническая вода проходит через теплообменные устройства многократно. В состав систем замкнутого технического водоснабжения входят охладители технической воды: пруды, брызгальные бассейны, градирни. Возможно применение смешанных схем прямоточного и замкнутого водоснабжения.

Циркуляционные насосы технической воды работают на воде низкой температуры, напор их относительно невелик. Поэтому применяются одноступенчатые центробежные насосы с электроприводом. Обычно на один блок выбираются 2 насоса без резерва, обеспечивающих 100 %-ный расход технической воды. При выходе из строя одного из насосов второй обеспечивает 60 % производительности. Вакуум в конденсаторе несколько ухудшается.

Если источником водоснабжения является река, то сброс нагретой воды осуществляется ниже по течению от насосной станции.
Для уменьшения напора, развиваемого циркуляционными насосами, и снижения расхода электроэнергии на собственные нужды на линии сброса нагретой воды устанавливают сифонные устройства

Замкнутые системы охлаждения применяются при недостаточности дебита естественного источника технического водоснабжения или при значительном его удалении от АЭС. Вода в таких системах циркулирует по замкнутому контуру.