Книги по строительству и ремонту

Водоснабжение

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 156. Водопотребление тепловой электростанции

Основными водопользователями на тепловой электростанции являются конденсаторы паровых турбин. Кроме них на электростанциях имеется целый ряд значительно более мелких теплообменных аппаратов, к которым подводится охлаждающая вода: воздухоохладители или газоохладители генераторов, воздухоохладители питательных электронасосов и возбудителей генераторов, маслоохладители систем смазки механизмов.

Каждый такой теплообменник представляет собой батарею латунных или мельхиоровых трубок, заключенную в металлический корпус. По трубкам циркулирует охлаждающая вода, а между трубками проходит охлаждаемый воздух, газ или масло.

Обмотки электрогенераторов охлаждаются воздухом или газом (водородом), который циркулирует в замкнутом цикле системы вентиляции и охлаждается водой в воздухо- или газоохладптелях. Температура  подводимого к обмоткам генератора воздуха или газа не должна превышать 35—37° С во избежание снижения мощности генератора. Следовательно, охлаждающая вода, подаваемая в воздухо- или газоохладители, должна иметь температуру не выше 30—33° С. Поэтому в системах оборотного водоснабжения тепловых электростанций с градирнями в некоторых случаях предусматривается подача на воздухо- или газоохладители свежей воды, которая в летнее время имеет более низкую температуру, чем циркуляционная вода. Расход воды, подаваемой на воздухо-или газоохладители генераторов, составляет 1—2% общего расхода охлаждающей воды на электростанции.

Охлаждение турбинного масла, циркулирующего в системах смазки подшипников и регулирующих механизмов турбогенераторов, происходит в маслоохладителях. Расход воды, подаваемой на маслоохладители, составляет 1 —1,5% общего расхода охлаждающей воды. Во избежание попадания воды в турбинное масло ее давление в маслоохладителе должно быть несколько меньше минимального давления масла.

Ввиду того что вода в воздухо-, газо- и маслоохладителях не загрязняется и нагревается лишь на 2—4°, она может быть повторно использована для охлаждения конденсаторов.

Иногда для охлаждения воздухо-, газо- и маслоохладителей применяют конденсат, который циркулирует в замкнутом контуре и охлаждается водой в специальном теплообменнике.

На тепловой электростанции вода расходуется также на охлаждение подшипников механизмов, на золоулавливание, гидравлическое удаление золы и шлаков, а также на обеспыливание трактов подачи дробленого и размолотого твердого топлива.

Расход воды на охлаждение подшипников питательных и конденсат-ных насосов, угольных мельниц, дымососов и других вспомогательных механизмов относительно невелик. Однако даже кратковременное прекращение подачи воды к подшипникам недопустимо.

Электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуются установками для улавливания золы из дымовых газов. В некоторых случаях в качестве золоуловителей применяются мокрые скрубберы. Под действием центробежной силы частицы золы из закрученных спиралью дымовых газов сбрасываются на стенки скрубберов и смываются водой.

Удаление шлака из-под котлов и золы из золоуловителей на большинстве электростанций производится гидравлическим способом. Расход воды для этой цели зависит от вида топлива, способа его сжигания, механических свойств золы и шлака. Для нужд гидрозолоудаления используется вода, прошедшая через конденсаторы, а также вода, сбрасываемая после охлаждения подшипников, и другие сбросные воды.

На смыв 1 т шлака требуется от 20 до 40 м3 воды, на смыв 1 т золы— от 8 до 12 м3 воды. Шлак и зола, смешанные с водой (пульпа), транспортируются самотеком или с помощью побудительных сопл к ба-герным насосам, которые перекачивают пульпу по стальным трубам на золоотвалы. При раздельном удалении золы и шлаков золовая пульпа перекачивается шламовыми насосами. Если золоотвалы расположены значительно ниже котельной, возможно транспортирование пульпы к ним самотеком.

Золо- и шлакоотвалы проектируются как пруды-отстойники непрерывного действия. Они организуются, как правило, на неиспользуемых участках земли вблизи электростанции, например в оврагах. Пруд образуется путем перегораживания оврага земляной дамбой или обвалования равнинного участка. В этот пруд сбрасывается золовая пульпа. Зола и шлак осаждаются в пруде, постепенно его заполняя, а осветленная вода возвращается в котельную электростанции с целью повторного использования для гидротранспорта золошлаков.

В институте Теплоэлектропроект разработан метод возведения ограждающих дамб распластанного профиля из золошлаков путем намыва их на дренажную систему, укладываемую в основании дамб. В этом случае золопроводы прокладываются на эстакаде над дренажной системой и золовая пульпа выпускается через небольшие отверстия в их дне рассредоточение по всему фронту намыва. Вода профильтровывается в дрены, а золошлаки осаждаются на поверхности земли, постепенно образуя дамбу распластанного профиля.

В таких случаях на золопроводах устанавливаются гидравлические классификаторы, которые отделяют крупные куски шлака (во избежание засорения выпускных отверстий золопроводов) и наиболее мелкие частицы золы (во избежание ухудшения фильтрации в дренажную систему), направляя их в центральную часть отвала. В центральной части золоот-вала образуется пруд-отстойник, в котором осаждаются наиболее мелкие частицы. Этот метод не требует возведения дорогостоящих земляных ограждающих дамб и позволяет сбрасывать в золоотвал загрязненные производственные стоки от электростанций, обеспечивая полное осветление возвращаемой из золоотвал а воды.

В золоотвалах часть воды теряется в результате испарения и фильтрации в грунт. Эти потери принимаются обычно в размере 10—20% расхода поступающей в золоотвал воды.

Вода,  используемая для  питания паровых  котлов,     должна  быть предварительно очищена от грубодисперсных и коллоидных примесей накипеобразующих солей, а также освобождена от растворенного воздуха.

Восполнение потерь питательной воды котлов на электростанциях, работающих с давлением пара 90 кгс/см2 и выше, должно производиться химически обессоленной водой или дистиллятом.

Химическое обессоливание воды применяется, если содержание в исходной воде анионов сильных минеральных кислот (SO4+CI+NO3+ -т-МОг) не превышает 7 мг-экв/л. В других случаях применяются испарители, в которых получается дистиллят.

На электростанциях с энергоблоками 200 тыс. квт и выше при восполнении потерь дистиллятом испарителей последние должны дополняться установкой для химического обессоливания дистиллята.

На электростанциях применяются следующие схемы химического хзбессоливания воды в зависимости от котлов, параметров пара в них и качества исходной воды:

двухступенчатое Н-катионирование с декарбонизацией и последующим ступенчато-противоточным анионированием;

двухступенчатое обессоливание с чередующимся Н — ОН-иониро-ванием и декарбонизацией после анионитного фильтра первой ступени или после Н-катионитного фильтра второй ступени;

трехступенчатое химическое обессоливание с чередующимся Н — ОН-ионированием и декарбонизацией воды в соответствующем месте схемы, причем в качестве третьей ступени допускается применение фильтров смешанного действия.

Количество воды, требующееся для подпитки котлов на конденсационных электростанциях, составляет 1—2% расхода пара.

На ТЭЦ ввиду отборов пара на нужды промышленных предприятий требуется значительно большее количество воды для подпитки котлов. Кроме того, на ТЭЦ производится умягчение воды, подаваемой на горячее водоснабжение городов. 

Суммарный расход воды на тепловой электростанции зависит от ее мощности, типа установленного оборудования, кратности охлаждения пара и температуры охлаждающей воды. Для современной мощной теплоэлектростанции, оборудованной, например, восьмью блоками по 300 тыс. квт каждый, общий расход воды составляет приблизительно 300 тыс. м3/ч в летнее время и около 200 тыс. м3/ч зимой.

Удельный расход охлаждающей воды на 1 квт установленной мощности тем меньше, чем выше начальные параметры пара, подаваемого из котла в турбину, и чем больше единичная мощность турбин. Так, при увеличении мощности турбин от 100 до 500 тыс. квт и повышении давления пара с 90 до 240 кгс/см2 удельный расход воды снижается с 0,17 до 0,10 м3/ч на 1 квт установленной мощности.

Несмотря на снижение удельных расходов воды при повышении единичной мощности турбин, суммарные расходы воды для мощных электростанций достигают 100 м3/с и более. Водоприемные и очистные сооружения, насосные установки, водоводы и искусственные охладители представляют при таких расходах воды сооружения крупного масштаба. Иногда место для строительства электростанции выбирается исключительно из условий удобства снабжения ее водой, причем приходится соглашаться с удалением электростанции от потребителей энергии и источников топлива.