Прямоточные системы технического водоснабжения

Прямоточное водоснабжение — технически наиболее совершенная и, как правило, экономичная система водоснабжения. В предшествующие годы она была самой распространенной для большинства строившихся КЭС и позволяла получать более глубокий вакуум в конденсаторах турбин по сравнению с другими системами водоснабжения. В настоящее время ее применение ограниче­но по техническим или экологическим условиям, необходимым для ее осуществления. Увеличение установленной мощности элек­тростанций привело к росту количества теп­лоты, сбрасываемой с охлаждающей водой в источник прямоточного водоснабжения, поэто­му стало сложнее соблюдать экологические требования не повышать температуру воды в реках более чем на 3—5°С. Абсолютные расходы охлаждающей воды достигли 150 м³/с на ТЭС и 360 м³/с на АЭС.

Рис 6.5. Схема прямоточного водоснабжения:

1-водоприёмник н береговая насосная станция; 2 — циркуляционные насосы;3 — конденсаторы; 4 — напорные водоводы; 5 – сливные водоводы; 6 — закрытые отводящие каналы; 7 — открытый отводящий канал; 8 — сливной сифонный колодец; 9 -переключательныйколодец; 10— сооружение для регулиро­вания уровняводы в закрытом отводящем канале; 11 —трубопровод обогреваводозабора; 12 — водозаборный ковш; 13 —водосброс

При прямоточной системе водоснабжения главный корпус электростанции размещают вблизи от берега реки, озера (водоема) с проточной водой или на берегу моря. Тер­ритория ТЭС и АЭС должна быть незатопляемой во время максимального уровня воды в реке. При значительных колебаниях этого уровня в течение года циркуляционные на­сосы обычно размещают в береговой насос­ной (рис. 6.5). На крупных ТЭС и АЭС применяют осевые насосы поворотно-лопаст­ного типа с вертикальным валом. Они ра­ботают с подпором воды в 2—5 м, и их ко­леса размещаются ниже уровня воды (рис. 6.6). Подача насосов может изменяться на работающем агрегате специальным устройст­вом дистанционного поворота лопастей рабо­чего колеса (например, от —7 до +4 угло­вых градусов). Перед поступлением в насосы вода освобождается от крупных плавающих или взвешенных предметов в механических решетках, очищаемых специальными решеткоочистными машинами. После «грубой» очистки вода проходит через тонкие вращаю­щиеся сетки, представляющие собой верти­кальную бесконечную ленту, огибающую ба­рабаны сверху и снизу. Сетки снабжены про­мывным струйным устройством, автоматиче­ски включающимся при их загрязнении.

На современных конденсационных элек­тростанциях применяют, как правило, блоч­ные схемы водоснабжения, т. е. подачу воды на каждый конденсатор или его половину осуществляют от одного насоса, при этом арматуру у насосов и перед конденсаторами не устанавливают (см. рис. 6.5). При цен­трализованной схеме водоснабжения в на­сосной устанавливают не менее четырех цир­куляционных насосов, работающих парал­лельно на общую сеть, что обеспечивается на­личием обратных клапанов и задвижек на тру­бопроводах у насосов и задвижек на трубо­проводах перед конденсаторами и после них.

Техническая вода после конденсаторов по­ступает в сливные каналы через сливные ко­лодцы, что позволяет использовать известное из физики действие сифона. Сливной трубо­провод погружают выходным сечением под уровень воды. Во время пуска системы из циркуляционных трубопроводов и трубной системы конденсатора пусковыми эжектора­ми циркуляционной системы отсасывают воз­дух. Сливная труба заполняется водой, и бла­годаря действию атмосферного давления на поверхность воды в колодце в трубе поддер­живается столб воды Hсиф⁼⁼ 7-8 м.

Сливные каналы подогретой технической воды, закрытые на территории электростан­ции и открытые за ее пределами, сливают во­ду в реку, озеро, море через водосброс, обес­печивающий допустимую разность температур сбрасываемой подогретой воды и воды в реке. Водоприемное устройство обычно совмещают со зданием береговой насосной. При заборе воды из рек с большим количеством влеко­мых наносов или внутриводного льда (шуги) в отдельных случаях перед водоприемным устройством сооружают водозаборный ковш. К водоприемному устройству зимой подводят часть нагретой технической воды для пред­охранения водных окон забора воды от обле­денения.

Рис. 6.6. Схематичный разрез по сооружениям водоснабжения:

1 — поворотно-лопастный осевой вертикальный циркуляционный насос; 2 — конденсатор; 3 -сливнойсифонный колодец; 4 — отвод воды к сливному водоводу

Эффективным является применение на бе­реговой насосной глубинного водозабора, что позволяет использовать «стратификацию» (разделение) слоев воды — более теплая вода располагается вверху течения, более холод­ная— внизу. Кроме понижения температуры охлаждающей воды t_в1, этим удается умень­шить загрязнение конденсаторов. Разрабо­танная АТЭП конструкция глубинного водо­забора состоит из затопленной галереи с входными водозаборными окнами переменной высоты, с козырьком над ними.

На атомных электростанциях при отклю­чении турбогенератора возникает необходи­мость конденсации значительного количества редуцированного свежего пара в конденсато­ре. В условиях полного обесточивания АЭС решение этой задачи подключением циркуля­ционных насосов к источникам аварийного питания нерационально, так как мощность их электропривода значительна и составляет 1—3 МВт. Поэтому одним из возможных ре­шений является создание напорного водяного бассейна, расположенного между береговой насосной и конденсаторами турбины. Из на­порного водяного бассейна вода в случае остановки циркуляционных насосов самотеком поступает в трубную систему конденсаторов. Разница в отметках напорного бассейна и конденсаторов составляет примерно 5 м, за­пас воды в бассейне позволяет питать конден­саторы технической водой примерно 10 мин. Выбор и определение параметров работы циркуляционных насосов зависят от принятой схемы их включения, от количества потреб­ляемой охлаждающей воды. Общее давление, создаваемое насосом,

где ; — давление, необходимое для подъема воды на геометрическую высоту H_г,мПа; здесь _в 0,01 МН/м³ — удельный вес воды; р_с— гидравлическое сопротивление всасывающих и напорных водоводов с их ар­матурой, МПа; р_к = 0,04-0,06 МПа —гид­равлическое сопротивление конденсатора. Об­щее давление насосов составляет обычно 0,1— 0,2 МПа. Значения р_с и р_к стремятся все­мерно уменьшить, размещая электростанцию по возможности ближе к реке с минималь­ным превышением над уровнем воды в ней.

Мощность, потребляемую циркуляционны­ми насосами, МВт, определяют по формуле

,

где G_в— расход воды, кг/ч; КПД осевого на­соса =0,75-0,85 определяют по его ха­рактеристике в зависимости от режима ра­боты; КПД электропривода 0,98.

Доля расхода электроэнергии на перекач­ку охлаждающей воды для энергоблока (электростанции) равна:

Если, например, m=60; d_к=2 кг/(кВт*ч) =2000 кг/(МВт*ч); р_ц._н=0,2 МПа; = 1000 кг/м³; = 0,82; _эд=0,98, то

Как видно из формулы, расход электроэнер­гии на циркуляционные насосы больше всего зависит от кратности охлаждения т и обще­го давления насосов р_ц._н, изменяясь прямо пропорционально их значениям. Доля расхо­да электроэнергии на собственные нужды для системы технического водоснабжения колеб­лется в пределах 0,3—1,2 % в зависимости от типа турбоустановок (большие значения для АЭС).