Перейти в СОДЕРЖАНИЕ

5. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ НОРМЫ И НОРМАТИВЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

5.1. Система охлаждения

Системе охлаждения служит для охлаждения и конденсации отработавшего в турбоагрегате пара. Расход воды на охлаждение пара зависит от двух основных факторов: пропуска отработавшего пара в конденсатор (D₂) и начальной температуры охлаждающей воды (t₁).

Пропуск отработавшего пара определяется электрической, а для теплофикационных турбин также и тепловой нагрузкой (производительностью) турбоагрегата. При любом значении D₂ расход охлаждающей воды должен обеспечивать эксплуатацию конденсационной установки в режиме экономического вакуума.

Для определения W_ох по известным D₂ и t₁ целесообразно пользоваться типовыми нормативными характеристиками турбоагрегатов и конденсационных установок [1-4], а при их отсутствии методикой [5] , причем D₂ и t₁ следует принимать усредненными за рассматриваемый период времени (предыдущие 3-5 лет).

Оптимальный расход охлаждающей воды можно определить, кроме того, и графическим методом. В данном случае режим экономического вакуума или оптимальный расход охлаждающей воды определяется минимумом суммы потерь мощности при ухудшении вакуума и затрат мощности на собственные нужды системы охлаждения (привод циркуляционных насосов). Для этого, пользуясь нормативными характеристиками конденсатора, кривой поправок на изменение вакуума для турбины, характеристиками циркуляционных насосов и системы трубопроводов, необходимо построить графики двух зависимостей: зависимости недовыработки мощности турбиной от расхода охлаждающей воды DN = f(W_ох) и зависимости затрат мощности на перекачку охлаждающей воды от ее расхода N_сн = f(W_ох). После этого по сумме (DN + N_сн) строится для различных расходов охлаждающей воды график, минимум которого и определяет оптимальный расход охлаждающей воды (см.рис.4).

Рис.4. Определение оптимального расхода охлаждающей воды:

DN - недовыработка электроэнергии турбиной; N_с.н - затраты электроэнергии на перекачку охлаждающей воды

При эксплуатации турбоагрегата в режиме экономического вакуума нормативный расход охлаждающей воды (м³/ч) можно также получить из уравнения теплового баланса

                                                (5.1)

Кроме охлаждения пара в конденсаторах некоторая часть воды системы охлаждения используется для охлаждения масла и газа в масло- и газоохладителях ТА, устанавливаемых, как правило, параллельно конденсатору по ходу воды. Таким образом, общий потребный расход охлаждающей воды равен

W_ox = W_конд + W_м +W_г                                                  (5.2)

где W_м +W_г - принимаются по данным проектно-технической документации.

Ориентировочно сумма этих величин составляет 6-15% W_конд для малых конденсационных турбин (с двухходовыми конденсаторами) и 3-7% для крупных конденсационных турбин с двухходовыми конденсаторами [6].

Величину W_м можно принимать по данным табл.5.1 [6].

Таблица 5.1

Расход воды на маслоохладители конденсационных турбин

Величину W_г (для отечественных турбоагрегатов) можно принимать из следующего расчета: при мощности 12 МВт W_г равно 100 м³/ч; 25-50 МВт - 200 м³/ч; 100-200 МВт - 400-800 м³/ч.

Для турбин типов Т, ПТ и Р расход охлаждающей воды на масло- и газоохладители следует принимать по табл.5.2.

Таблица 5.2

Расход воды на масло- и газоохладители турбин типов Т, ПТ и Р

При определении расхода охлаждающей воды для расчета норм следует учитывать ограниченные возможности регулирования подачи циркуляционных насосов, не позволяющие в ряде случаев поддерживать оптимальный расчетный расход воды в системе. В этих случаях в качестве расчетного расхода воды следует принимать расход, максимально близкий к оптимальному, который может быть получен регулированием подачи циркуляционных насосов. При этом расход охлаждающей воды, определенный по подаче циркуляционных насосов, как правило, включает и расход воды на масло- и газоохладители.

Примечание. Нормативный W_oх следует принимать не меньше минимального расхода, указанного заводом-изготовителем для каждого конкретного конденсатора, исходя из условий его заполнения.

Существует несколько основных типов систем охлаждения:

- прямоточная;

- оборотная с градирнями или брызгальными бассейнами;

- оборотная с водохранилищем-охладителем.

Примечание. Здесь и далее имеются в виду водохранилища электростанций обособленного пользования.

При прямоточной системе охлаждения объем водопотребления">водоразбора">водопотребления равен сумме объемов водоотведения и потерь на дополнительное испарение в водном объекте за счет сброса нагретой воды.

                                                   (5.3)

В соответствии с расчетами ТЭП эти потери целесообразно принять в размере 1% W_ох, т.е. в данном случае

;

;                                                       (5.4)

.

Для прямоточных систем охлаждения качество сточных вод определяется по формуле

.                                                   (5.5)

Для оборотной системы охлаждения с градирнями объем водопотребления">водоразбора">водопотребления равен сумме объемов водоотведения (продувки) и потерь на испарение и с капельным уносом из градирен.

.                                          (5.6)

Потери на испарение определяются по [7]:

,                                                      (5.7)

где К - коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общем объеме теплоотдачи, принимаемый для градирен по [7] ;

Dt - перепад температур воды до и после охлаждения в охладителе.

Потери с капельным уносом определяются [7] как

,                                                     (5.8)

Необходимый расход продувочной воды определяется допустимой степенью упаривания воды исходя из условий предотвращения отложений и коррозии в системе.

Расчетный расход продувочной воды составляет

.                                            (5.9)

Допустимый коэффициент упаривания воды зависит от принятого метода стабилизационной обработки (выбираемого на основании технико-экономического сравнения различных режимов) и наличия лимитирующих показателей (например, допустимая концентрация сульфатов по условиям стойкости бетонных конструкций).

,                                                    (5.10)

Если расчетное значение продувки  при заданном коэффициенте упаривания  получает отрицательное значение, это свидетельствует о том, что продувка не требуется, а коэффициент упаривания составит

                                                  (5.11)

Состав сбросных вод оборотных систем охлаждения определяется составом исходной воды, используемой для подпитки системы, коэффициентом упаривания воды и видом обработки воды для предотвращения накипеобразования, при котором изменяется ее солевой состав.

Для оборотных систем охлаждения, эксплуатирующихся со сбросом части воды в водоемы, применяется подкисление серной кислотой, фосфатирование с использованием полифосфатов, обработка воды оксиэтилидендифосфоновой кислотой (ОЭДФ) и сочетание этих способов.

При подкислении в воде увеличивается содержание сульфатов. В эквивалентном количестве снижается концентрация бикарбонатов за счет их разложения и удаления углекислоты. Подкисление производится до остаточной щелочности оборотной воды 2 мг-экв/дц³.

При фосфатировании концентрация полифосфатов поддерживается на уровне 2-2,5 мг/дц³ в пересчете на Р₂О₅. Фосфатирование эффективно при коэффициенте упаривания не более 1,6 (при больших значениях усиливается гидролиз полифосфатов с образованием шлама) и щелочности оборотной воды до 4,5 мг-экв/дц³. При более высокой щелочности производится дополнительное подкислении воды серной кислотой до остаточной щелочности 4,0 мг-экв/дц³.

При обработке воды кислотой ОЗДФ концентрация реагента поддерживается в зависимости от щелочности оборотной воды (табл.5.3)

Таблица 5.3

Дозировка кислоты ОЭДФ

При более высоком значении щелочности производится дополнительное подкисление серной кислотой до остаточной щелочности 5 мг-экв/дц³; концентрация кислоты ОЭДФ поддерживается на уровне 1 мг/дц³.

При применении серной кислоты для обработки воды возможно осаждение сульфата кальция; чтобы избежать этого необходимо соблюдать условие

,                                                  (5.12)

где ,  - концентрация ионов кальция и сульфат-ионов в оборотной воде, мг/дц³;

f₂ - коэффициент активности двухвалентных ионов,

;

m - ионная сила раствора

СС_ох - солесодержание охлаждающей воды, мг/дц³.

Если условие (5.12) для рассмотренных режимов не выполняется, необходимо провести дополнительное умягчение воды, например известкованием или содоизвесткованием. В этом случае сброс оборотной воды в водоемы, как правило, не производится. Вывод растворимых солей из системы обеспечивается только капельным уносом или отбором воды на технологические цели.

Концентрация компонентов в оборотной (а следовательно, и в сбросной) воде, зависящая от режима обработки, приведена в табл. 5.4. Здесь же показаны границы применимости методов.

Для остальных растворенных примесей расчет производится по формуле

;                                                   (5.13)

Таблица 5.4

Концентрация компонентов сбросных вод

_____________

*.

**

Для оборотных систем охлаждения с водохранилищами объем свежей воды равен сумме объемов водоотведения и потерь. При этом в объем водоотведения входят организованный сток воды через плотину и фильтрация из водохранилища в водный объект, а в объем потерь - естественное и дополнительное (за счет сброса нагретой воды) испарение с зеркала водохранилища, т.е.:

                                            (5.14)

При этом  ;

Для ТЭС с русловыми водохранилищами-охладителями в качестве свежей добавочной воды системы охлаждения принимается естественный сток реки в створе плотины. Расход свежей воды целесообразно определять как сток расчетной обеспеченности: для водохранилищ сезонного регулирования - сток 95% обеспеченности, для водохранилищ многолетнего регулирования - среднемноголетний сток. Объемом сточных вод системы в этом случае будет весь сток реки соответствующей обеспеченности, за вычетом потерь на дополнительное и естественное испарение.

Для ТЭС с наливными и отсечными водохранилищами расход свежей воды определяется размерами продувки, которая в свою очередь зависит от степени упаривания воды и определяется из условия необходимости предотвращения отложений и коррозии в системе охлаждения, т.е.:

                                     (5.15)

Расход сточных вод системы составит:

                              (5.16)

При проведении расчетов составляющие водного баланса систем охлаждения с водохранилищами целесообразно принимать по данным технических проектов, а также паспортов водохранилищ, составляемых органами Минводхоза, а при их отсутствии определять расчетным путем.

Для таких случаев потери на дополнительное испарение с зеркала водохранилища допускается принимать по формуле (5.7), при этом коэффициент К принимается для прудов-охладителей по [7] .

Потери воды (м³) на естественное испарение с зеркала водохранилищ определяются по формуле [8]

                                                   (5.17)

где  F- площадь зеркала водохранилища, м²;

Е - высота слоя испарения [8], мм.

Фильтрация воды из водохранилищ имеет место в основании плотины и в обход ее.

Фильтрация в основании плотины [9]:

плотина на однородном основании:

- с плоским флютбетом

                                                       (5.18)

где К - коэффициент фильтрации грунта, м/сут;

Н - напор плотины, м;

 - приведенный расход, определяемый зависимостью  (рис.5);

- с цементационной завесой

                                                       (5.19)

где  определяется по графику (рис.6);

плотина на неоднородном основании:

задача не имеет точного решения.

Рис.5. Определение приведенного расхода  для плотины на однородном основании:

,

где  R – глубина залегания водоупорного слоя;

L – ширина плотины по основанию

Рис.6. Определение приведенного расхода () для плотины с цементационной завесой

S - высота цементационной завесы

Ориентировочное значение коэффициента фильтрации из водохранилища в зависимости от породы грунта принимается по табл.5.5 [10].

Таблица 5.5

Коэффициент фильтрации грунта

При незначительном различии водопроницаемости слоев (кратность максимального и минимального значений коэффициентов фильтрации слоев менее 10)  определяется так же, как и для плотины с однородным основанием, с той лишь разницей, что глубина залегания водоупорного слоя R определяется по методу приведения действительной толщины пласта к эквивалентной ей в фильтрационном отношении.

Эквивалентная толщина (м) определяется как

,                                  (5.20)

где К_{1 … n} - коэффициенты фильтрации слоев;

Р_{1 ... n} - толщина слоев, м.

Значение фильтрации [м³/сут м)] соответственно этому определяется как

;                                                (5.21)

основание плотины сложено двумя горизонтальными водопроницаемыми слоями:

водопроницаемость нижнего слоя во много раз больше, чем верхнего; значение фильтрации [м³/сут м)] определяется по формуле Каменского:

                                           (5.22)

Фильтрация в обход плотины [9]:

Ориентировочно значение фильтрации через один берег водохранилища:

- для безнапорных вод

W_ф.б = КН(h₁ + H₁);                                                 (5.23)

- для напорных вод

W_ф.б = 2КН_m                                                       (5.24)

где h₁ - расстояние от уровня воды в водном объекте ниже плотины до водоупорного слоя, м;

H₁ - расстояние от отметки нормального подпорного горизонта до водоупорного слоя, м;

m - мощность водонапорного слоя, м.

Качество сточных вод оборотных систем охлаждения с водохранилищами определяется по формуле

                                                    (5.25)

или принимается по данным химического контроля ТЭС.

При определении норм водопользования расходы охлаждающей воды относятся целиком на отпуск электроэнергии. На некоторых ТЭЦ в качестве охлаждающей используется подпиточная вода теплосети. В этом случае расход охлаждающей воды определяется нагрузкой теплосети и целиком относится на отпуск тепла.

Для расчета норм расхода воды в системе охлаждения определяется в следующем порядке:

- усредненная производительность турбоагрегата за рассматриваемый период;

- расход пара в конденсатор для данной производительности;

- расход охлаждающей воды при эксплуатации конденсационной установки в режиме экономического вакуума;

- расходы свежей, оборотной, повторно или последовательно используемой, сточной воды в системе и безвозвратные потери в системе;

- нормы водопотребления">водоразбора">водопотребления и водоотведения;

- химический состав сточных вод;

- удельные количества загрязняющих воду веществ.

Перейти в СОДЕРЖАНИЕ

http://soyuzproekt.narod.ru – ООО «СоюзПроект», лицензия на скважину (лицензирование артезианской скважины) полных комплект документов и услуг, лицензирование начинается с определения подробностей воды – баланса расчета водопотребления">водоразбора">водопотребления и водоотведения