Раздел 7. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

§ 157. Системы водоснабжения тепловых электростанций

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

Существуют системы смешанного водоснабжения электростанции, когда параллельно с прямотоком в маловодные периоды включаются в в работу охладители (водохранилище-охладитель, градирни или брызгальные установки) либо параллельно с водохранилищем — градирни или брызгальные установки.

Подача воды на электростанцию из реки, озера или водохранилища осуществляется блочными или центральными насосными станциями либо самотеком.

При схеме с блочными насосными станциями (VII.20) на каждый блок (котел-турбина) устанавливают по два циркуляционных насоса. От каждого насоса к конденсатору турбины прокладывают отдельный водовод,

В качестве циркуляционных водоводов обычно применяют тонкостенные стальные сварные трубы с ребрами жесткости.

Блочные насосные станции располагают перед фронтом машинного зала электростанции: либо непосредственно на берегу источника водоснабжения, либо на самотечном канале, подводящем воду от источника. Последнюю схему применяют при небольшом превышении площадки электростанции над уровнем воды в источнике.

При размещении на берегу источника водоснабжения блочные насосные станции совмещают с водоприемниками, в которых устанавливают водоочистные решетки и вращающиеся сетки.

Насосы могут быть установлены по блочной схеме также в машинном отделении электростанции непосредственно около конденсаторов турбин. В этом случае на канале, подводящем воду из источника, устанавливается водоприемник с водоочистными вращающимися сетками.

При значительном удалении площадки электростанции от источника водоснабжения или большой амплитуде колебаний уровня воды в водохранилище многолетнего регулирования применяют двухступенчатую перекачку охлаждающей воды; береговая насосная станция первого подъема подает воду в канал, подводящий ее на площадку электростанции, а к конденсаторам вода подается блочными насосами или насосами, установленными в машинном отделении электростанции.

При блочной схеме обратные клапаны и задвижки на напорных линиях не ставят, задвижки устанавливают лишь на сливной линии конденсатора (см. VII.20 и VI 1.21). Такая схема наиболее надежна и вместе с тем экономична, так как гидравлические потери в системе сводятся к минимуму. Для возможности регулирования подачи воды при блочных схемах устанавливают осевые насосы с поворотными лопастями, а при глубоком регулировании — также и с двухскоростными двигателями.

На VII.21 приведена вертикальная схема подачи воды в конденсатор. После прохождения через конденсаторы нагретая вода сбрасывается в общий для всех турбин отводящий канал. На территории электростанции этот канал выполняется закрытым из сборных железобетонных звеньев прямоугольного сечения размером до 4,2X3 м. Вне территории электростанции отводящий канал выполняется открытым трапецеидального сечения.

При схеме с центральной береговой насосной станцией (VII.22) охлаждающая вода подается от насосной станции к машинному отделению электростанции по двум или нескольким напорным магистральным водоводам, диаметры которых достигают 3—3,5 м. К каждому конденсатору устраивают отводы от двух магистральных водоводов. Центральные насосные станции сооружают в одном блоке с водоприемниками. В них устанавливают не менее четырех насосов суммарной производительностью, равной максимальному расчетному расходу охлаждающей воды (без резерва); насосы работают параллельно на разветвленную сеть. Такое расположение насосов обеспечивает их взаимное резервирование и возможность регулирования подачи воды изменением не только угла установки лопастей, но и числа работающих насосов. При морском водоснабжении устанавливают один резервный насос.

Недостатками такой схемы являются большое количество арматуры (обратные клапаны, задвижки на напорных линиях и перемычках) и повышенные гидравлические потери в разветвленной сети.

При значительном превышении площадки электростанции над уровнем воды в источнике водоснабжения может быть предусмотрено использование энергии сбрасываемой отработавшей воды (рекуперация). Рекуперация осуществляется либо путем устройства гидроэлектростанции на отводящем канале, либо применением гидротурбин для привода части циркуляционных насосов.

При расположении электростанции ниже плотины может быть осуществлена схема водоснабжения без циркуляционных насосов, если разница уровней в верхнем и нижнем бьефах плотины достаточна для преодоления гидравлического сопротивления в конденсаторе и водоводах. При такой схеме вода из верхнего бьефа подводится к конденсаторам по напорным трубам и сбрасывается после конденсаторов в нижний бьеф. Если при этом расходы реки недостаточны для прямоточного водоснабжения электростанции, может быть предусмотрена перекачка части отработавшей теплой воды из нижнего бьефа в верхний.

Самотечная схема может быть осуществлена также при больших уклонах реки путем сооружения деривационного канала с небольшим уклоном.

Если в отдельные периоды года из источника водоснабжения не могут быть получены достаточные расходы воды, но в то же время температура этой воды невысока, может быть применено последовательное включение конденсаторов, при котором вода, прошедшая через один конденсатор, подается затем в другой. Такую схему применяют иногда при расширении действующих электростанций. При последовательном включении конденсаторов неизбежно усложнение коммуникаций.

При системе оборотного водоснабжения с градирнями или брызгальными бассейнами циркуляционные насосы устанавливают, как правило, в машинном отделении электростанции по два на каждую турбину (VH.23). Приемные и обратные клапаны в этом случае не устанавливают, но во избежание обезвоживания конденсатора предусматривают автоматическое закрытие напорной задвижки при остановке насоса.

В некоторых случаях циркуляционные насосы при системе оборотного водоснабжения располагают в центральной насосной станции.

Подвод воды от градирен или брызгальных бассейнов к циркуляционным насосам осуществляется, как правило, по закрытым железобетонным каналам, а подача теплой воды на охладители — по напорным линиям из стальных или железобетонных труб.

Конденсаторы паровых турбин обычно располагаются на значительной высоте над уровнем земли, поэтому в целях уменьшения геодезической высоты подачи воды насосами при системе прямоточного водоснабжения или при системе с водохранилищем используют сифон (см. VI 1.21). Для этого сливную линию конденсатора выводят в сливной колодец под уровень воды в нем, и вода подается на отметку уровня воды в колодце. Высоту от этого уровня до верха конденсатора принимают во избежание срыва сифона обычно не более 8 м.

Для поддержания необходимого уровня воды в сливных колодцах на отводящих каналах сооружаются общие для всех турбин водосливные устройства с глухой переливной стенкой.

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

Система технического водоснабжения тепловой электростанции.

На тепловых электростанциях крупными потребителями воды являются конденсаторы. Для их питания может быть применима прямоточная или оборотная система водоснабжения.

Прямоточная система проста и дешева, вода забирается из водоема используется в конденсаторе и сбрасывается в водоем. Недостаток – необходимо присутствия с электростанцией водоема. При отсутствии рядом с электростанцией достаточно крупного водоема принимают оборотные схемы где один и тот же запас используется многократно.

После конденсатора вода охлаждается в специальных охлаждающих устройствах и вновь подается в конденсатор. Наиболее распространенным устройством охлаждения для системы оборотного водоснабжения является градирня

8.10.12 Система оборотного водоснабжения конденсатора тепловой электростанции с градирней.

Основными потребителями технической воды на ТЭС являются конденсаторы паровых турбин. Для водоснабжения конденсаторов применяется либо прямоточная либо оборотная система водоснабжения. Прямоточная система является более простой и дешевой. В данном случае вода для конденсаторов забирается из естественного водоема, а вода использованная сбрасывается обратно в этот же водоем. Недостаток : необходимость наличия крупного водоема. Если водоем отсутствует один и тот же объем воды на электростанции используется многократно. Нагретая вода после конденсаторов охлаждается и используется заново – оборотная система. Необходимо устройство для охлаждения воды – наиболее распространенным является градирня.

Схема оборотного водоснабжения конденсатора градирней

3 — циркуляционный насос

4 – бассейн охлажденной воды

5 – отвод охлажденной воды

6 – подвод охлажденной воды

7 – распределенный желоб

8 – оросительное устройство

НВВ= нагретый влажный воздух

ХВ- холодный воздух

П – подпиточная вода

Работа конденсатора с градирней:

Нагретая вода из конденсаторов поступает в распределительный желоб где происходит ее разбрызгивание проходя через оросительное устройство вода охлаждается стекая вниз по специальным направляющим увеличивающим путь ее течения. Охлажденная вод поступает в бассейн в основании градирни ,из бассейна вода забирается циркуляционными насосами и подается в конденсаторе.

Газовоздушный тракт тепловой электростанции ( Газовоздушный тракт ТЭС)

Паровые котлы ТЭС требуют большого количества воздуха для сжигания топлива. При этом образуется еще большее, кол-во продуктов сгорания. Для подачи в котлы воздуха и удаления из них дымовых газов используется комплекс устройств которые называются газовоздушный тракт.

Схема газовоздушного тракта

1 – горелочное устройство

3 – детьевой вентилятор

4 – воздухоподогреватель
5 – дымосос
6 – дымовая труба
ДГ – дымовые газы

Работа газовоздушного тракта

Воздух с помощью дутьевого вентилятора (3) подается в котел(1) Предварительно воздух подогревается дымовыми газами воздухоподогревателя (4). ДГ, отдав свое остаточное тепло воздухоподогревателя и с помощью дымососа (5) выбрасывается в дымовую трубу(6)

Теплоэлектроцентрали . ТЭЦ

Теплоэлектроцентрали – это электростанции ,вырабатывающие функции использования пара полученного в паровых котлах ТЭС, как для выработки электроэнергии так и для теплоснабжения потребителей.

Для получения пара с необходимыми потребителю параметрами на ТЭЦ используют специальные турбины с промежуточным отбором пара.

В таких турбинах, после того как часть энергии пара израсходуется на вращение турбины и параметры его понизятся ,отбор некой доли пара для потребителей. Оставшиеся доли пара используют в турбине для выработки энергии и затем их поступления в конденсатор ,так же как и на КЭС.

Водяные тепловые сети получают тепловую энергию от сетевых подогревателей в которых за счет теплоты пара осуществляется нагрев сетевой воды.

Схема ТЭЦ

ДВ- дутьевой вентилятор

ПВ – питательная вода

ПН = Питательный насос

Г- роторный генератор

СН – собственные нужды

ИХВ – источник холодной воды

ЦН- циркуляционный насос

ХОВ химически очищенная вода

КН – конденсатный насос

ПП – пар –потребителю

СП – сетевой подогреватель

СЦН – сетевой циркуляционный насос

ПГ – потребитель генераторного напряжения

Особенности ТЭЦ

1)Строится вблизи потребителей тепла

2) Обычно работают на привозном топливе

3) Основную часть выработанной энергии отдают жителям ближайших районов на генераторном напряжении

4) Работают по частично-вынужденному графику(зависит от режима теплопотребления)

6) Имеют относительно высокий КПД – до 70%.

Тепловой баланс ТЭЦ

ТСТ – тепло полученное при сжигании топлива

ПКт- потери в котле

Птр- потери в трубопроводах

Пт – потери в турбине

ТПЭ – тепло преобразованное в электроэнергию

Пк – потери конденсатора

ОТТ – отпуск тепла на теплоснабжение

22.10.12 Газотурбинные установки (ГТУ)

Как отмечалось тепловые электростанции с паровыми турбинами обладает

Низкой маневренностью и неспособны в полной мере осуществлять ререгулировку графика нагрузки системы. Для повышения маневренности применяют ГТУ. В ГТУ вращение газовой турбины осуществляется за счет энергии газов продуктов сгорания.