Методические указания. · Пруды – охладители получили наибольшее распространение на КЭС большой мощности

· Пруды – охладители получили наибольшее распространение на КЭС большой мощности. Для охлаждения воды иногда используют естественные водоёмы – озера, но в большинстве случаев пруды образуются сооружением плотин на малых реках. Создаваемые таким способом водохранилища обычно служат одновременно и для регулирования стока реки. В отдельных случаях пруды – охладители сооружают и вне долины рек, при этом необходимая для охлаждения воды площадь ограничивается дамбами.

Охлаждающая способность пруда зависит от площади его активной зоны, в состав которой входят транзитный поток, т.е. часть акватории пруда, занятая циркуляционным потоком, и водоворотная зона:

1) Площадь транзитного потока F_тр и прилегающих к нему водоворотных областей в большинстве случаев устанавливают гидротермическим моделированием пруда в лаборатории.

2) Охлаждающая способность водоворотной зоны несколько ниже, чем транзитного потока, в связи с чем для определения активной площади пруда, в км², вся площадь зоны циркуляции, т.е. акватория пруда, занятая транзитным потоком и смежными водоворотами без учета застойных зон, должна быть увеличена на коэффициент использования площади пруда χ (значения которого с учетом среднего коэффициента неравномерности распределения скорости течения в транзитном потоке, равного 0,9, приведены в таблице 12.1 приложения 12):

F_акт = χ · F_пр (12.1)

где F_акт – площадь активной зоны пруда – охладителя, км²,

F_пр – общая площадь пруда в зоне циркуляции (без застойных зон), приближенно определяется по формуле:

F_пр = f_уд · N_уст (12.2)

где N_уст- установленная мощность станции,

f_уд - удельная площадь, которая находится в пределах (3÷8) · 10^-3 км²/МВт.

3) Наиболее полно обычно используется поверхность пруда вытянутой формы, т.к. такой пруд имеет большую относительную площадь транзитного потока; в этом случае площадь активной зоны пруда, в км², можно определить по величине f_уд, которая принимается в пределах

1,2 ÷ 2 м²/ (м³ · сутки):

F_акт = f_уд ·V · 10^-6 (12.3)

где V – циркуляционный расход охлаждающей воды, м³/ сутки.

V = Σ Q_цн · 24 (12.4)

где Σ Q_цн – суммарная подача циркуляционных насосов.

4) При недостаточной поверхности пруда – охладителя сооружают два пруда, а в некоторых случаях и больше.

5) Взаимное расположение водозабора и сброса решается в зависимости от местных условий:

- в прудах вытянутой формы водозаборные сооружения располагают в низовьях пруда, а теплую воду по отводящему каналу, длина которого может достигать 5÷6 км, сбрасывают в верховья;

- при прудах круглой формы или при большой их ширине сброс воды может быть сооружён в непосредственной близости к водозабору, при этом предусматривается сооружение струенаправляющей дамбы, отклоняющей транзитный поток от водозабора.

· Оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями – градирнями или брызгальными устройствами применяют в тех случаях, когда площадка электростанции находится на большом расстоянии или на значительной высоте по отношению к источнику водоснабжения.

Оборотная система водоснабжения с градирнями является типовой для теплоэлектроцентралей:

1) Охлаждение воды в градирне происходит путём отдачи тепла воздуху, проходящему через оросительное устройство снизу вверх под действием естественной или искусственной тяги.

2) Естественная тяга возникает в вытяжных башнях градирен из-за разности веса наружного воздуха, входящего в окна градирни, и более легкого нагретого влажного воздуха, выходящего из башни. От высоты башни зависит величина тяги и расход воздуха в башенных градирнях.

3) Искусственная тяга создается вытяжными вентиляторами, устанавливаемыми над оросительным устройством. Подача воздуха вентилятором для секционных градирен составляет 400 ÷ 1400 тыс. м²/ч, статический напор - 11 ÷ 17 мм вод.ст. Затрачиваемая на вентиляторы мощность составляет в среднем 0,5 ÷ 0,7 % мощности турбин. В вентиляторных градирнях вытяжные башни не предусматриваются.

4) Удельная гидравлическая нагрузка (плотность дождя), в м³/(м² · ч), принимается:

- для башенных градирен:

а) 3,5 ÷ 4,5 для градирен капельного типа,

б) 5,5 ÷ 7 для капельно - плёночных градирен,

в) 6 ÷ 7,5 для градирен плёночного типа;

- для вентиляторных градирен - 8 ÷ 12.

5) Тепловая нагрузка градирни, в кДж/ч, определяется по формуле:

Q_гр= [G_ов· h₁ – (G_ов – G_п) · h₂] · 10³ ≈ G_ов· Δ h · 10³ (12.5)

где G_ов- расход охлаждающей воды, в т/ч,

G_п- расход испаренной воды, в т/ч,

h₁, h₂ – энтальпия воды до и после градирни, в кДж/кг,

Δ h = h₁ - h₂.

6) Удельная тепловая нагрузка градирни, в кДж/(м² · ч), определяется по формуле:

q_т = (12.6)

где F – площадь оросительного устройства, м², определяется по формуле:

F = G_ов· g_г (12.7)

где g_г- гидравлическая характеристика градирни (плотность орошения), м³/(м² · ч).

Рисунок 12.3 – Схема оборотного водоснабжения с градирнями

1 – конденсаторы турбин, 2 – циркуляционные насосы в машинном отделении, 3 – градирня, 4 – подводящие самотечные водоводы к циркнасосам, 5 – напорные трубопроводы к конденсаторам, 6 – перемычка между напорными трубопроводами, 7 –сливные напорные трубопроводы к градирне, 8 - перемычка между сливными трубопроводами, 9 – маслоохладители турбины, 10 – газоохладители и воздухоохладители генератора, 11 – трубопровод сбросной воды от охладителей газа и масла в подводящие водоводы, 12 – трубопроводы подпитки цирксистемы, 13 – трубопроводы продувки цирксистемы и подачи воды в систему гидрозолоудаления, 14 – трубопроводы подачи воды на водоподготовку, 15 – насосы добавочной воды

7) По полученным расчетам выбирается тип градирни по [8, с.460] или по таблице 12.1 приложения 12 с указанием её технических характеристик: гидравлическая нагрузка в тыс. м³/ч и высота подъёма воды в метрах.

Пример:

Для ГРЭС установленной мощностью 800 МВт рассчитать площадь поверхности пруда-охладителя.

Наиболее целесообразным вариантом ГРЭС 800 МВт является блочная структура с 4-мя блоками 200 МВт, в конденсаторы которых по техническим характеристикам паротурбинных установок подается 34805 м³/ч охлаждающей воды, следовательно, с учётом подачи воды на вспомогательные механизмы суммарная производительность циркуляционных насосов равняется:

ΣQ_цн=4 · 1,055 · 34805 = 215791 м³/ч

следовательно, общий циркуляционный расход охлаждающей воды в сутки равняется:

V = Σ Q_цн · 24

V = 215791 · 24 = 5178984 м³/ сутки

Площадь активной зоны пруда определяется по следующей формуле:

F_акт = f_уд ·V · 10^-6

где f_уд - удельная площадь, которая принимается f_уд=1,5 м²/ (м³ · сутки),

F_акт = 1,5 · 5178984 · 10^-6= 7,77 км²

т.е. для ГРЭС с заданной установленной мощностьюподлежит затоплению 7,77 км² земли для организации пруда – охладителя.

Контрольные вопросы

1. Назначение градирен.

2. Конструкция башенных градирен.

3. Недостатки брызгальных бассейнов.

4. На какие зоны делится акватория прудов-охладителей?

5. Какие водоемы могут использоваться в качестве прудов-охладителей?