Тема: Расчёт системы водоснабжения тепловых электростанций

Введение

На тепловых электрических станциях вода расходуется на охлаждение (конденсацию) отработавшего пара, охлаждение воздуха, газов, масла, подшипников вспомогательных механизмов. Вода требуется также и для восполнения потерь пара и конденсата, как внутри электростанции, так и у внешних тепловых потребителей, а также для перемещения по трубам подлежащих удалению золы и шлака. Кроме того, вода расходуется для хозяйственных и бытовых нужд. Наибольшим является расход воды на охлаждение в конденсаторах отработавшего пара турбин.

Величина перечисленных выше расходов воды зависит от типа электростанции, рода и количества сжигаемого топлива, типа и мощности установленного основного и вспомогательного котельного и турбинного оборудования, температуры воды, используемой для охлаждения, а также от условий эксплуатации электростанции.

Источниками водоснабжения тепловых электростанций являются реки и поверхностные водоемы больших размеров (пруды, озера, моря). Артезианские скважины из-за небольшой их производительности используются обычно только для снабжения питьевой водой.

Для правильного выбора системы водоснабжения электростанции нужно знать расход (дебит) реки, т.е. количество воды, протекающей через поперечное сечение, в кубических метрах в секунду. Расход реки неодинаков в разное время года и в разные годы, поэтому необходимо располагать данными о режиме реки за несколько десятков лет, о наивысшем расходе воды в период весенних паводков и наинизшем - летом. Во время весенних паводков расход рек бывает в 80-100 раз больше, чем в засушливые летние периоды.

Степень охлаждения отработавшего пара в конденсаторе зависит от температуры воды в реке, т.е. от климатических условий.

Пригодной в качестве добавки к питательной воде и для охлаждения конденсатора считается вода с жесткостью не выше 4.5 мг-экв/л. Более жесткая вода быстро загрязняет трубки конденсаторов.


Жесткость речной воды также непостоянна и наименьшей бывает в весенний период при таянии снегов, а наибольшей - зимой ( в январе, феврале ) и летом ( июль, август ), при наименьшем дебите реки.

Системы водоснабжения электростанции выполняют двух типов: прямоточные (проточные) и оборотные циркуляционные с прудами-охладителями, градирнями или брызгальными бассейнами.

Прямоточная система водоснабжения состоит в том, что из реки (или другого водоема) по напорным водоводам или самотечному водопроводящему каналу подается в конденсаторы турбин, а оттуда по другому самотечному водоотводящему каналу возвращается в реку ниже по течению (или соответственно в другой водоем). Эта система применяется, если минимальный расход воды реки значительно больше потребности электростанции в воде.

Если расход воды в реке лишь немного больше потребности электростанции в ней, то для обеспечения постоянного уровня воды и надежного забора воды на реке сооружают специальный пруд с плотиной.

Электростанции располагают возможно ближе к берегу реки и невысоко над уровнем воды. В противном случае расход электроэнергии на насосы для подачи воды резко возрастет и прямоточное водоснабжение становится неэкономичным.

Выбор системы водоснабжения - прямоточной или циркуляционной - решается для каждой станции на основе подробных технико-экономических расчетов.

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

Оборотная система водоснабжения осуществляется в том случае, когда расход реки меньше потребности электростанции в воде, при большом расстоянии до реки, а так же если электростанция расположена высоко над рекой. В этой системе вода после конденсаторов направляется в специальные охлаждающие устройства (пруд, градирню, брызгальный бассейн), после охлаждения снова прокачивается циркуляционными насосами через конденсаторы. При таком замкнутом цикле вода из пруда или реки используется многократно.

1. Выбор источника водоснабжения ТЭЦ и анализ показателей качества исходной воды

При выборе источника водоснабжения необходимо учитывать, что в качестве исходных вод для электростанций используют:

  1. воды поверхностных источников( реки, озёра, водохранилища);
  2. воды артезианских скважин непитьевого качества, если по основным показателям они не хуже вод открытых водоемов;
  3. воды прямоточных и циркуляционных систем охлаждения конденсаторов турбин;
  4. очищенные промышленные сточные воды электростанций, хозяйственно-бытовые сточные воды после их биологической очистки и проверки возможности их использования.

В качестве источника водоснабжения данной отопительной ТЭЦ является река Шексна со следующими показателями качества воды:

? Взвешенные вещества. 10,4 мг/кг;

? Сухой остаток. 296,4 мг/кг;

? Минеральный остаток: 242,6 мг/кг.

? Жесткость:

  • общая: Ж 0 =4,1 мг-экв/кг;
  • карбонатная: Ж к =2,1 мг-экв/кг;
  • некарбонатная: Ж нк =2,0 мг-экв/кг;

Таблица пересчета ионного состава воды из мг/кг в мг-экв/кг.

ион мг/кгэмг-экв/кгСа2+ Mg2+ Na2+ HCO3- SO42- Cl- SiO32- 56.1 15.8 2.25 128.1 97.7 2.4 6.7 20 12 23 61 48 35 382.805 1.32 0.098 2.1 2.04 0.07 0.18

Ионный состав примесей природных вод характеризуется наличием различных катионов и анионов.

Примеси или соединения Na не образуют труднорастворимых соединений, не подвергаются гидролизу.

Катионы Ca 2+ и Mg 2+ определяют возможность использования воды для технологических целей. Они образуют труднорастворимые соединения. Данная вода - повышенно-жесткая, т.к. Жо =ЖMg+ ЖCa= 2.805+1.32=4.125 мг-экв / кг.

Анионы Cl - ,SO 4 2- обычно образуют устойчивые соединения, которые не подвергаются гидролизу.

Наличие в исходной воде аниона HCO 3 - свидетельствует о том, что эта вода с карбонатной щелочностью.

Кремниевая кислота в природной воде находится в недиссоциированном состоянии. Анион кремниевой кислоты образует с молекулами воды ряд кислот, которые чаще всего нерастворимы в ней и образуют с другими примесями коллоидные соединения.

2. Расчет производительности ВПУ

При расчете производительности водоподготовительных установок для приготовления добавочной питательной воды для отопительной ТЭЦ учитывается, что при номинальной паропроизводительности устанавливаемых котлов внутристанционные потери пара и конденсата не должны превышать 2%.

При использовании пара на разогрев мазута без возврата конденсата расчетное значение потерь для газомазутных станций принимается равным 0,15 т на 1 т сжигаемого мазута.

Для ТЭЦ с отпуском пара на производство производительность ВПУ увеличивается, исходя из покрытия потерь конденсата на производстве с 50%-м запасом на невозврат конденсата.

Оборудование, установленное на ТЭЦ:

турбины ПТ-135/165-130/15 с 2 котлами БКЗ-420-140, 1 турбина T-175 с котлом Е п -500-140 ГМ; отбор пара на производство D пр =500 т/ч; потери на производстве b=30%; процент продувки р=0,7%; В (Е п -500-140 ГМ)=30…32 т/ч; В (БКЗ-420-140)=25…28 т/ч; G(ПТ-135)=12400 м 3 /ч; G(Т-175)=22000 м 3 /ч.

Производительность ВПУ складывается из следующих потерь пара и конденсата в цикле ТЭС:

.внутренние потери:

Q внут =0.02? D ? n=0.02*(500+2*420) =26,8 т/ч,

По материалам сайта: http://www.bibliofond.ru