IX. СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

36. Каковы назначение и структура системы технического водоснабжения? Для каких целей используется техническая вода на ТЭС и АЭС?

Системой технического водоснабжения (СТВ) электростанции называют совокупность отдельных систем охлаждения, объединенных в одну СТВ. Технической водой называют химически неочищенную (сырую) воду, используемую для охлаждения. Другие ее названия – циркуляционная или охлаждающая вода.

На рис. 27 приведена принципиальная схема технического водоснабжения пылеугольной ТЭС.

Рис. 27. Принципиальная схема технического водоснабжения пылеугольной ТЭС (ЗШО – золошлакоотвал, СО – различные системы охлаждения, Н — насосы)

В состав СТВ входят:

— источник водоснабжения (река, озеро, водохранилище, море, артезианские скважины);

— водоводы (подводящие и отводящие трубопроводы или каналы);

— охладители воды (градирни, брызгальные бассейны, пруды-охладители), если они необходимы для данного типа СТВ.

При строительстве ТЭС и АЭС капиталовложения в СТВ могут достигать 5-10% от всей сметной стоимости электростанции.

Техническая вода может использоваться в следующих целях:

— охлаждение конденсаторов турбин; эта составляющая расхода технической воды является наиболее значительной, например, на ГРЭС в конденсаторы турбин поступает до 90-95%, а на АЭС – примерно 90% от всего расхода воды СТВ;

— на газоохладители электрогенераторов;

— на маслоохладители турбин;

— на химводоподготовку для восполнения потерь пара и конденсата;

— на гидрозолошлакоудаление (на пылеугольных ТЭС);

— на охлаждение устройств газоочистки;

— на системы охлаждения вспомогательных устройств и механизмов.

На АЭС важными потребителями воды являются также бассейны выдержки и перегрузки отработавшего топлива.

37. Какие существуют типы систем технического водоснабжения, каковы их достоинства и недостатки? Сравните охладители различных оборотных СТВ по глубине вакуума в конденсаторе турбины и расходу электроэнергии на привод циркуляционных насосов. Как выбираются циркуляционные насосы?

Бывают два основных типа СТВ:

— прямоточная; в такой СТВ охлаждающая вода проходит через агрегаты станции однократно;

— оборотная; здесь вода используется многократно.

Общее правило, как отличить эти два типа СТВ, состоит в следующем: СТВ может считаться прямоточной, если дебит (поступление свежей воды в единицу времени) используемого водоисточника не менее чем в 2-3 раза превышает потребности электростанции в охлаждающей воде.

В свою очередь, оборотные СТВ различаются по охладителю воды:

— с прудами-охладителями (естественными или искусственными);

— с брызгальными бассейнами.

Среднегодовая температура охлаждающей воды в средней полосе европейской части России существенно зависит от типа СТВ:

— 8-12 о С для прямоточных систем;

— 10-14 о С для оборотных систем с прудом-охладителем;

— 18-22 о С для оборотных систем с градирнями или брызгальными бассейнами.

Это говорит о том, что прямоточные СТВ обеспечивают более глубокий вакуум в конденсаторе турбины по сравнению со всеми типами оборотных систем.

Кроме того, прямоточная система в 2-4 раза дешевле оборотной по капитальным затратам.

Главным достоинством оборотных СТВ с градирнями является то, что они занимают мало места и умещаются на площадке электростанции. Градирни рассеивают теплоту в атмосферном воздухе, а не в водоемах, что с экологической точки зрения также является их преимуществом. В маловодных регионах могут применяться сухие градирни (градирни Геллера) с теплообменной поверхностью из алюминия.

Градирни являются предпочтительным вариантом для городских ТЭЦ, где важна экономия площади застройки, да и расход пара в конденсаторы теплофикационных турбин меньше, чем на КЭС.

Искусственные пруды-охладители могут сооружаться с наименьшей высотой подъема воды циркуляционными насосами (ЦН) – примерно 2-8 м, в то время как для прямоточных систем – 8-12 м, а при использовании градирен – 18-20 м. Чем меньше высота подъема, тем ниже расход электроэнергии на привод ЦН.

Если охлаждающая вода забирается из реки, пруда или моря, то насосная станция располагается на берегу и имеет несколько циркуляционных насосов (обычно не менее четырех), суммарная производительность которых равна расчетной. Резерв может предусматриваться только для морской воды ввиду частого ремонта насосов.

Для СТВ с градирнями или брызгальными бассейнами на каждый блок или турбину берутся два ЦН, которые размещаются непосредственно в турбинном отделении или пристрое к нему. Каждый из этих насосов рассчитан на 60% от суммарного расчетного расхода воды.

Система водоснабжения и ее основные элементы. Классификация систем водоснабжения

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной группы потребителей водой в требуемых количествах и требуемого качества.

Систему водоснабжения выбирают на основании данных о водопотребителях, водопотреблении и сведениях об имеющихся источниках водоснабжения.

Система водоснабжения населенного места и промышленного предприятия должны обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку и подачу к месту потребления. Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности. Для выполнения этих задач служат следующие сооружения, входящие обычно в состав системы:

а) водозаборные сооружения, при помощи которых осуществляют захват воды из природных источников;

б) водоподъемные сооружения, т. е. насосные станции, подающие воду к местам ее очистки, хранения и потребления;

в) сооружения для улучшения качества воды;

г) водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования воды к местам ее потребления и ее распределения;

д) башни и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей.

Взаимное расположение основных водопроводных сооружений видно из общей схемы водоснабжения.

Вода забирается из природного источника при помощи водозаборного сооружения 1 и подается насосами станции I – го подъема 2 на очистные сооружения 3. После очистки вода подается в резервуары чистой воды 4, из которых забирается другой группой насосов станции II – го подъема 5. И по водоводам 6 подается в водопроводную сеть 7, подающую воду непосредственно к водоразборным устройствам. 8 – водонапорная башня, назначение которой компенсировать несовпадение режимов подачи и потребления воды в отдельные часы суток, накапливая избыток подаваемой воды в одни часы и пополняя недостаток ее в другие.

Рисунок 17 — Схема водоснабжения

В зависимости от местных природных условий и характера потребления воды, а также в зависимости от экономических соображений схема водоснабжения и составляющие ее элементы могут сильно изменяться. Большое влияние на схему водопровода оказывает принятый источник водоснабжения, его характер, мощность, качество воды в нем, расстояние от снабжаемого водой объекта и т. п.

Водонапорная башня может быть расположена в начале сети, в конце ее или в какой-либо промежуточной точке сети. Порядок расположения прочих сооружений также может быть различен. При использовании подземных вод водоприемных сооружения выполняют в виде колодцев (шахтных, буровых), водосборных галерей или различных каптажных сооружений. При использовании поверхностных источников принимают водоприемники различных типов и конструкций, представляющие собой сложные гидротехнические сооружения.

В тех случаях, когда очистку воды производить не требуется, система водоснабжения сильно упрощается, отпадает необходимость не только в очистных сооружениях, но часто и в связанных с ними резервуарах чистой воды и насосах II – го подъема.

Рельеф местности оказывает влияние на схему водоснабжения. В гористых районах источники водоснабжения (озера, водохранилища, родники) могут находиться на отметках, значительно превышающих отметки снабжаемого объекта. В этом случае воду можно подавать самотеком и устройство насосной станции не требуется.

Важное практическое значение имеют групповые и районные водопроводы, при которых одна система водоснабжения охватывает несколько объектов, иногда различного назначения (населенные пункты, промышленные предприятия, железнодорожные станции, сельское хозяйство и др.). Обслуживание ряда объектов одной системой водоснабжения дает значительные экономические преимущества, т. к. капитальные затраты и эксплуатационные расходы такого водопровода ниже, чем аналогичные затраты отдельных систем для каждого объекта. При этом повышается степень надежности водоснабжения.

Все многообразие встречающихся на практике систем водоснабжения можно классифицировать по следующим основным признакам:

а) системы водоснабжения (водопроводы) коммунальные (городов, поселков);

б) системы производственного водоснабжения (производственные водопроводы), которые в свою очередь различают по отраслям промышленности:

— водопроводы химических комбинатов;

— водопроводы тепловых электростанций;

— водопроводы металлургических и машиностроительных заводов;

— система водоснабжения железнодорожного транспорта;

По целевому назначению

— хозяйственно-питьевые; — хозяйственно-противопожарные; — хозяйственно-производственные; — поливочные; — противопожарные.

По виду использования природных источников

— водопроводы, получающие воду из поверхностных источников (речные, озерные и т. д.);

— водопроводы, базирующиеся на подземных водах (артезианские, родниковые и т. п.);

— смешанного питания (при использовании различных видов источников).

По способам подачи воды

— самотечные (гравитационные) водопроводы;

— водопроводы с механической подачей воды (с помощью перекачки воды насосами);

Технический водопровод, системы технического водоснабжения

Здравствуйте! Системы технического водоснабжения могут использоваться как в промышленных нуждах, для обеспечения подачи воды для различных технологических процессов, так и для задач локального характера будь то мойка машин или полив огорода. Принципиальное отличие технического водопровода от питьевого состоит в соблюдении ГОСТов и норм различных для питьевой и технической воды.

Техническое водоснабжение, реализованное на промышленных предприятиях предназначено для отбора воды с предварительной очисткой из природного источника и последующей доставкой воды потребителю. После чего свойства воды должны быть восстановлены для её возвращения в природную среду или повторного использования в производственном цикле. Вода для бытового использования не должна подаваться из технического водопровода, для таких целей используют городской водопровод или аналогичный использующий питьевую воду.

Классификация технического водоснабжения

На предприятии использование технической воды может подразделятся на две категории:

Система возвратного водоснабжения, является наиболее экологичной и совершенной системой. Такая система подразумевает возвращение использованной воды или большей её части в систему водоснабжения, где после приведения к соответствующим стандартам, возможно, её повторное применение.

Безвозвратное водоснабжение заключается в передаче воды в получаемый продукт и обычно используется в системах охлаждения при высоких температурах или наполнении технических емкостей.

Существует соответствующая классификация потребителей технической воды:

1) Возвратное потребление:

• П1 – потребители, использующие в производстве нагрев воды (75-80% оборотной воды).

• П2 – потребители, загрязняющие воду путем промывки сырья или трубопроводов.

• П3 – потребители используют как нагрев воды, так и применяют её для промывки или очистки сырья или оборудования.

2) Безвозвратное потребление:

• П4 – Использование воды для производства пара.

• П5 – Использование воды в качестве добавок и включений для производства продукции.

Технический водопровод и водопотребление

Расчёт минимального потребления воды для нужд технологического производства рассчитывается путём суммирования максимального потребления для всех задействованных агрегатов при их наибольшем водозаборе. Касательно предприятий, для систем технического водоснабжения ставятся следующие задачи:

• Поддержание всех элементов машин и аппаратов, участвующих в технологическом процессе в подходящем температурном режиме.

• Технологическая очистка загрязненных механизмов и из узлов путем промывки водой.

• Подпитка различных технологических линий холодной или горячей водой.

• Выполнение всех условий по охране окружающей среды.

Большое внимание следует уделить бесперебойному техническому снабжению, которое гарантированно обеспечит водоснабжение при различных аварийных и непредвиденных ситуациях. Такое резервное водоснабжение возможно обеспечить лишь путём абсолютного дублирования всех насосов, фильтров и водозаборов, установленных в системе.

Такие системы должны устанавливаются в чистые и хорошо отапливаемых помещениях и иметь хороший доступ в случае замены аварийных узлов или агрегатов. Техническая эксплуатация всех узлов должна соответствовать их проектной документации. Регулярные технические осмотры такого оборудования следует проводить не реже одного раза в год с обязательным применением необходимой профилактики, которая поможет предотвратить поломку или создание аварийной ситуации.

Сами системы технического водоснабжения могут быть открытого и закрытого типа, к которым применяются различные требования.

• Открытые системы технического водоснабжения – системы, обеспечивающие подачу воды на технологические процессы, при которых технический персонал, задействованный в производстве, имеет непосредственный контакт с технической водой (моечные машины, строительное производство и др. ).

• Закрытые системы технического водоснабжения – системы в которых исключено проявление любого контакта персонала с технической водой (различные пароводяные циклы на ТЭЦ и АЭС и др.).

Источники водоснабжения

Существование различных источников водоснабжения приводит к необходимости соответствия ими ряда условий для возможности полноценного использования.

• Обеспечение бесперебойного получения воды необходимой для произведения всех технологических процессов, с учетом возможного роста потребности в водоснабжении.

• Подача воды необходимого качества или возможности наименее затратного способа доочистки получаемой воды.

• Обеспечение возможности подачи воды наименее затратным способом.

• Обладание источником таким объёмом, чтобы расчётный водозабор не привёл к нарушениям в сложившейся экологической системе.

Характеристики воды зависят от типа источника и подбираются в зависимости от анализа водных ресурсов района, в котором расположен потребитель.

• Речная вода имеет высокое содержание органических веществ и обладает высокой мутностью, но у такой воды сравнительно невысокая жёсткость.

• Вода озер менее замутнена и ее качество зависит от времени года и выпавших осадков.

• Подземные воды обладая минимальным замутнением в некоторых случаях могут быть сильно минерализованы.

Классификация систем водоснабжения

Все системы технического водоснабжения можно разделить по следующим признакам:

1. По виду источника для подачи воды.

• С использованием поверхностных вод.

• С использованием подземных вод.

2. По способу подъема воды:

• Нагнетательный (подача воды осуществляется насосами.).

• Самотечный (вода поступает под собственным давлением.).

• Хозяйственно-питьевые (полив и водоотведение для бытовых нужд).

• Противопожарные (различные системы пожаротушения).

• Объединенные (полив и пожаротушение и др.).
4. По видам обслуживаемых объектов:

5. По территориальному охвату:

• Местные (для водоснабжения индивидуальных объектов).

• Централизованные (обеспечивают определенную группу потребителей).

6. По типу использования воды:

• Прямоточные (вода после использования сбрасывается в систему канализации).

• Оборотные (вода проходит различные циклы очистки для повторного использования).

Элементы систем водопровода

Система технического водопровода подразделяется на ряд элементов, выполняющих различные функции для осуществления подачи воды:

1. Водозаборные сооружения (предназначены для осуществления забора воды из различных источников с ее предварительной очисткой).

2. Водоподъемные сооружения (насосные станции, осуществляющие подачу воды к местам для её хранения, потребления или очистки).

3. Сооружения для очистки или изменения, химических составляющих воды (установки ХВП и ХВО).

4. Водоводы и водопроводные сети (различные системы служащие для подачи воды потребителю).

5. Танки и запасные ёмкости (регулирующие емкости служащие для накопления и дальнейшего хранения воды).

6. Различные гидросооружения систем оборотного водоснабжения (служат для очистки и охлаждения сточных вод).

Проектирование технического водопровода

Системы водоснабжения выполняются по проработанным схемам, которые представляют собой совокупность всех сооружений водопровода и последовательно расположены на местности. Этап проектирования начинается с составления чертежа и определением всех элементов, входящих в будущую систему водоснабжения. Затем после проведения технико-экономического расчёта выбирается наивыгоднейший проект, который и в дальнейшем и реализовывается.

Схемы подачи воды

При организации системы водоснабжения выбирается наиболее подходящая система водоснабжения, такие системы могут быть:

• Прямоточная с повторным использованием воды.

Каждая система обладает своими преимуществами на которых стоит остановится более подробно.

Прямоточная схема — при работе такой системы из источника водоснабжения происходит закачивание всей необходимой потребителю воды, вследствие чего производительность водозаборных устройств, насосов первого подъёма и очистных сооружений рассчитываются для покрытия максимального суточного потребления. Такая схемам работы увеличивает размеры и мощность применяемых элементов водоснабжения, что приводит к их существенному удорожанию. Отработанную воду необходимо сбрасывать в природные водоёмы, не нарушая экологического равновесия, и такая модель также требует определённых затрат. Прямоточная схема широко применяется в системах хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, ввиду невозможности повторного использования воды потребителями.

Прямоточная схема с повторным использованием воды реализовывается в случаях, когда среди потребителей технической воды можно выделить потребителя с большим расходом, вода от которого подходит по параметрам и может удовлетворить потребности других потребителей. Такая система, работая по прямоточному режиму, позволяет осуществлять забор необходимый для работы потребителя с высоким расходом воды, остальные же используют его сбросную воду. Использование такой системы позволяет значительно сократить количество использованной воды и стоков, что приведёт к удешевлению всей системы водоснабжения.

Оборотная схема системы производственного водоснабжения является наиболее современной и основана на том, что не менее 70% технической воды возможно использовать повторно. Использование такой схемы сводится к тому, что после использования в системе вода очищается и охлаждается для повторного использования. Водозабор в таком случае производится только для восполнения необратимых потерь. Такая система широко применяется в условиях, когда ресурсов природного источника недостаточно для осуществления прямоточного водоснабжения.

Комбинированная схема, как следует из ее названия, является комбинацией вышеописанных схем подачи воды.