Лекция Развитие топливно-энергетического комплекса (тэк) страны

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 t_в1, 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 F_а, 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 f_уд 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.