Споживачі технічної води на електростанції

Для забезпечення нормальної роботи електростанцій необхідне надійне і безперебійне постачання їх водою. Основними споживачами води на ТЕС і АЕС є: конденсатори турбін, газоохолоджувачі генераторів, маслоохолоджувачі, система охолоджування підшипників млинів, димосмоктувачів і інших механізмів, а також системи охолоджування СУЗ, кільцевого бака і ін., водопідготовка, гідравлічне золошлаковидалення.

Конденсатори турбін. На сучасних ТЕС і АЕС для конденсації відпрацьованої в турбінах пари застосовуються поверхневі конденсатори трубчастого типу. Охолоджуюча вода рухається по трубках, а пара конденсується в міжтрубному просторі. Абсолютний тиск в паровому просторі нижчий атмосферного і складає звичайно 0,035—0,05 бар.

Конденсатор складається з корпусу, двох трубних дощок з ввальцьованими в них трубками і водяних камер для підведення і відведення охолоджуючої води. По пропуску води вони виконуються з одним, двома, трьома і чотирма ходами. У одноходових конденсаторах вода подається у вхідну камеру і, пройшовши трубки і вихідну камеру, поступає в зливні труби. У двох-, три - і чотириходових конденсаторах вода проходить послідовно два — чотири рази по окремих групах трубок і потім скидається. Одноходові конденсатори вимагають більшої витрати води в порівнянні з багатоходовими, але мають малий гідравлічний опір. У конкретних випадках вибір числа ходів залежить від дебіта джерела водопостачання, дальності подачі води і висоти підйому. На сучасних могутніх турбінах встановлюються звичайно, два конденсатори, що поставляються в комплекті з турбіною.

Характеристикою конденсатора є величина кратності охолоджування:

кг/кг, (14.1)

де W — витрата води в конденсаторі, кг/сек; — витрата пари, кг/сек. Для багатоходових конденсаторів m = 50—70, для одноходових 100—110.

Витрата води для конденсації пари і підтримки в конденсаторі необхідного вакууму визначається на підставі рівняння теплового балансу конденсатора:

(14.2)

Звідки витрата води

, кг/с (14.3)

де — ентальпія відпрацьованої пари і конденсату, кДж/кг; — ентальпія води на вході і виході з конденсатора, кДж/кг.

Нагрів води в конденсаторі складає

°С. (14.4)

Різниця є кількістю тепла 1 кг пари, що віддається при конденсації. При тиску відпрацьованої пари 0,035—0,05 барця величина змінюється у вузьких межах і складає в середньому 2,18 МДж/кг. Враховуючи, що с_р = 4,19 кДж/(кг×°С)формула (14.4) з погрішністю не більш 2% може бути переписана у вигляді

°С. (14.5)

Температура води, що виходить з конденсатора, буде рівна

°С. (14.5')

Для підтримки нормального вакууму температура води, що йде, повинна бути на 5—10 °С нижче температури насичення при тиску в конденсаторі.

Як видно з вищенаведених формул, витрата води на конденсацію пари і підтримку нормального вакууму визначається в основному початковою температурою води. У зв'язку з сезонними коливаннями температури витрата в літні місяці приблизно в 1,5 рази більше, ніж взимку. У експлуатаційних умовах витрата води може збільшитися проти розрахункового через утворення відкладень на внутрішній стороні трубок і погіршення у зв'язку з цим теплопередачі від пари до води. Тому важливою умовою економічної роботи конденсаторів є своєчасне очищення трубок або запобігання відкладенням шляхом відповідної обробки охолоджуючої води.

Газоохолоджувачі служать для охолоджування повітря або газу, що є в свою чергу охолоджувачами обмоток генераторів і збудників. На генераторах потужністю до 25 МВт застосовується повітряне охолоджування, при більшій потужності — водневе. Газ або повітря циркулює в замкнутій системі генератор — охолоджувач. Останній є трубчастим теплообмінником, в якому по трубках подається вода, а в міжтрубний простір — газ або повітря.

Витрата води на газоохолоджувач залежить від кількості тепла, що виділяється в обмотках генератора. Відповідне рівняння балансу тепла має вигляд

(14.6)

звідки витрата води

, кг/с (14.7)

де — потужність генератора, кВт; —КПД генератора; — відповідно витрата газу і води, кг/с; с_Г і с_в — теплоємність газу і води відповідно, кДж/(кг°С); — різниці температур газу і води до і після охолоджувача, °З.

При розрахунках приймається нагрів води в газоохолоджувачі не більш 5°С. Вода в газоохолоджувач подається насосами з напірної лінії конденсатора. Витрата її регулюється так, щоб температура обмоток не перевищувала допустимого значення.

Маслоохолоджувачі застосовують для охолоджування масла, циркулюючого в масляній системі турбін. Це — теплообмінники трубчастого типу, в яких вода рухається по трубках, а масло в міжтрубному просторі. Витрата води на маслоохолоджувачі визначається по тій же формулі, що і для газоохолоджувачів, з підстановкою замість ККД генератора механічного ККД турбіни і відповідних параметрів масла. Воду для маслоохолоджувачів беруть з напірної лінії охолоджуючої води конденсаторів.

Системи охолоджування підшипників, димосмоктувачів, млинів, млинових вентиляторів, насосів тепломережі, живильних насосів. Витрата води в цій системі порівняно невелика; відповідні дані про витрати на окремі механізми приведені в табл. 14.1. Воду на охолоджування підшипників подають з напірної лінії конденсаторів. Якщо натиск недостатній, то встановлюють підвищуючі насоси з 100%-ним резервом.

Охолоджування пристроїв і механізмів реакторної установки. На АЕС витрата охолоджуючої води вища, ніж на ТЕС тієї ж потужності. При роботі на насиченій парі потік його в конденсатор зростає і відповідно збільшується витрата циркуляційної води. Додаткова кількість води потрібна також для відведення тепла від таких пристроїв і механізмів, як кільцевий бак реактора, проміжний контур, басейни перевантаження і витримки твелів, циркуляційні насоси, вентиляційні установки, технологічні конденсатори і ін., перелік яких визначається конструкцією реакторної установки і схемою АЕС. Необхідна кількість води для подачі в охолоджувальні теплообмінники залежить від кількості тепла, яка потрібна відводити від конкретних пристроїв і механізмів для підтримки робочої температури. Ці дані визначаються розрахунком реакторної установки. Охолоджувальні теплообмінники встановлюються на різних відмітках. З урахуванням цього подача води до них здійснюється по-різному. Теплообмінники на низьких точках (не вищі 9— 11 м) можуть забезпечуватися водою з напірних циркуляційних водоводів. На вищі відмітки вода подається за допомогою додаткових насосів.

Таблиця 14.1. Витрата води на охолоджування підшипників

Механізми	Витрата охолоджуючої води, м3/г.	Механізми	Витрата охолоджуючої води, м3/г
Млин Димосос Млиновий вентилятор	2—3 0,5—1,0 0,8—2,0	Живильний електронасос Живильний турбонасос Мережевий і підживлюючий насоси тепломережі	1,0—5,0   2,0—10,0 1,0—2,0

Для забезпечення надійності подачі води в береговій насосній окрім основних циркуляційних насосів встановлюється не менше двох аварійних насосів, що подають воду в систему охолоджування по окремих трубопроводах. Двигуни насосів підключені до мережі надійного електропостачання і вимикаються автоматично при останові основних циркуляційних насосів.

Водопідготовка. Витрата на водопідготовку складається з витрати її для підживлення парогенераторів, підживлення тепломережі і витрати на власні потреби водопідготовки.

Витрата води на підживлення парогенераторів залежить від втрат пари, конденсату, втрат води з продуванням (див. гл. 8). Значення підживлення тепломережі залежить від типу системи теплопостачання і втрат води. Власна витрата водопідготовки складає 25—30% кількості оброблюваної води.

Таблиця 14.2

Орієнтовні витрати води на охолоджування турбогенераторів

N тур-бін, МВт	Витрата води (м3/г)на охолоджування	N тур-бін, МВт	Витрата води (м3/г)на охолоджування
конденсаторів	газоповітряохолоджувачів	маслоохолоджувачі	всього	конденсаторів	газоповітряохолоджувачів	маслоохолоджувачі	всього
	9 000 18 000 20 800			4 880 9 580 19 535 21 720		26 500 38 000			27 730 39 600 53 000 102 500

Золошлаковидалення і газоочистка. Воду на ці системи подають з лінії після конденсаторів, тому в загальну витрату вона не включається. Орієнтовні витрати води залежно від потужності турбогенераторів приведені в табл. 14.2.