§ 157. Системи водопостачання теплових електростанцій
Водопостачання теплової електростанції може бути прямоточним, оборотним або змішаним.
При прямоточном водопостачанні відпрацювала тепла вода скидається в річку, водосховище, озеро або море на такій відстані від водоприймального споруди, щоб виключити можливість потрапляння в нього теплої води. При низьких температурах річкової води водопостачання електростанцій з річки може бути здійснено за системою з підмішуванням до річковій воді в маловодні періоди року відпрацювала на електростанції теплої води.
При застосуванні системи прямоточного водопостачання не потрібно великих капіталовкладень на будівництво і забезпечуються низькі і стійкі температури охолоджуючої води. Однак витрати води, достатні для прямоточного водопостачання потужної електростанції, можуть бути отримані тільки з великих річок, на яких розміщення теплових електростанцій за сукупністю техніко-економічних показників (паливопостачання, видача електроенергії) виправдовується лише в рідкісних випадках. Можливість розміщення електростанцій на річках обмежується також підвищеними вимогами до умов скидання води в водойми, пов'язаними з тим, що зміна температурного режиму річки дуже впливає на що відбуваються в ній біологічні процеси. Тому велика теплоенергетика надалі буде розвиватися переважно із застосуванням оборотного водопостачання.
Найбільш вигідною системою оборотного водопостачання для конденсаційної електростанції є система з водосховищем-охолоджувачем. Однак зростаюча цінність земельних ділянок все частіше призводить до необхідності застосування для охолодження води на ГРЕС градирень. У таких випадках може бути застосована система повітряної конденсації з радіаторними охолоджувачами (сухими градирнями), якщо в районі розміщення ГРЕС немає джерел, достатніх для підживлення системи оборотного водопостачання.
На ТЕЦ, наявних, як правило, поблизу споживачів тепла в великих містах, широко застосовуються системи оборотного водопостачання з випарними градирнями.
Існують системи змішаного водопостачання електростанції, коли паралельно з прямотоком в маловодні періоди включаються в в роботу охолоджувачі (водосховище-охолоджувач, градирні або бризкальні установки) або паралельно з водосховищем - градирні або бризкальні установки.
Подача води на електростанцію з річки, озера або водосховища здійснюється блоковими або центральними насосними станціями або самопливом.
При схемі з блочними насосними станціями (VII.20) на кожен блок (котел-турбіна) встановлюють по два циркуляційних насоси. Від кожного насоса до конденсатору турбіни прокладають окремий водогін,
Як циркуляційних водоводів зазвичай застосовують тонкостінні з корозійностійкої сталі зварні труби з ребрами жорсткості.
Блокові насосні станції мають перед фронтом машинного залу електростанції: або безпосередньо на березі джерела водопостачання, або на самопливному каналі, що підводить воду від джерела. Останню схему застосовують при невеликому перевищенні майданчика електростанції над рівнем води в джерелі.
При розміщенні на березі джерела водопостачання блокові насосні станції поєднують з водоприймача, в яких встановлюють водоочисні решітки та обертові сітки.
Насоси можуть бути встановлені за блочною схемою також в машинному відділенні електростанції безпосередньо біля конденсаторів турбін. У цьому випадку на каналі, що підводить воду з джерела, встановлюється водоприймач з водоочисними обертовими сітками.
При значній відстані майданчика електростанції від джерела водопостачання або великій амплітуді коливань рівня води у водосховищі багаторічного регулювання застосовують двоступеневу перекачування води, що охолоджує; берегова насосна станція першого підйому подає воду в канал, що підводить її на майданчик електростанції, а до конденсаторів вода подається блоковими насосами або насосами, встановленими в машинному відділенні електростанції.
При блокової схемою зворотні клапани і засувки на напірних лініях не ставлять, засувки встановлюють лише на зливний лінії конденсатора (див. VII.20 і VI 1.21). Така схема найбільш надійна і разом з тим економічна, так як гідравлічні втрати в системі зводяться до мінімуму. Для можливості регулювання подачі води при блокових схемах встановлюють осьові насоси з поворотними лопатями, а при глибокому регулюванні - також і з двошвидкісними двигунами.
На VII.21 приведена вертикальна схема подачі води в конденсатор. Після проходження через конденсатори нагріта вода скидається в загальний для всіх турбін відвідний канал. На території електростанції цей канал виконується закритим зі збірних залізобетонних ланок прямокутного перетину розміром до 4,2X3 м. Поза території електростанції відвідний канал виконується відкритим трапецеидального перетину.
При схемі з центральної берегової насосної станцією (VII.22) охолоджуюча вода подається від насосної станції до машинного відділення електростанції за двома або кількома напірним магістральним водоводах, діаметри яких досягають 3-3,5 м. До кожного конденсатору влаштовують відводи від двох магістральних водоводів. Центральні насосні станції споруджують в одному блоці з водоприймача. У них встановлюють не менше чотирьох насосів сумарним подаванням, рівній максимальному розрахунковому витраті охолоджуючої води (без резерву); насоси працюють паралельно на розгалужену мережу. Таке розташування насосів забезпечує їх взаємне резервування і можливість регулювання подачі води зміною не тільки кута установки лопатей, але і числа працюючих насосів. При морському водопостачанні встановлюють один резервний насос.
Недоліками такої схеми є велика кількість арматури (зворотні клапани, засувки на напірних лініях і перемичках) і підвищені гідравлічні втрати в розгалуженої мережі.
При значному перевищенні майданчика електростанції над рівнем води в джерелі водопостачання може бути передбачено використання енергії, що скидається відпрацювала води (рекуперація). Рекуперація здійснюється або шляхом влаштування гідроелектростанції на зворотному каналі, або застосуванням гідротурбін для приводу частини циркуляційних насосів.
При розташуванні електростанції нижче греблі може бути здійснена схема водопостачання без циркуляційних насосів, якщо різниця рівнів у верхньому і нижньому б'єфах греблі достатня для подолання гідравлічного опору в конденсаторі і водоводах. При такій схемі вода з верхнього б'єфу підводиться до конденсаторів по напірним трубах і скидається після конденсаторів в нижній б'єф. Якщо при цьому витрати річки недостатні для прямоточного водопостачання електростанції, може бути передбачена перекачування частини відпрацювала теплої води з нижнього б'єфу в верхній.
Самотечная схема може бути здійснена також при великих ухилах річки шляхом спорудження дериваційного каналу з невеликим ухилом.
Якщо в окремі періоди року з джерела водопостачання не можуть бути отримані достатні видатки води, але в той же час температура цієї води невисока, може бути застосоване послідовне включення конденсаторів, при якому вода, що пройшла через один конденсатор, подається потім в інший. Таку схему застосовують іноді при розширенні діючих електростанцій. При послідовному включенні конденсаторів неминуче ускладнення комунікацій.
При системі оборотного водопостачання з градирні або бризкальними басейнами циркуляційні насоси встановлюють, як правило, в машинному відділенні електростанції по два на кожну турбіну (VH.23). Приймальні і зворотні клапани в цьому випадку не встановлюють, але, щоб уникнути зневоднення конденсатора передбачають автоматичне закриття напірної засувки при зупинці насоса.
У деяких випадках циркуляційні насоси при системі оборотного водопостачання мають у своєму розпорядженні в центральній насосній станції.
Підведення води від градирень або бризкальних басейнів до циркуляційних насосів здійснюється, як правило, за закритими залізобетонним каналах, а подача теплої води на охолоджувачі - по напірним лініях із сталевих або залізобетонних труб.
Конденсатори парових турбін зазвичай розташовуються на значній висоті над рівнем землі, тому в цілях зменшення геодезичної висоти подачі води насосами при системі прямоточного водопостачання або при системі з водосховищем використовують сифон (див. VI 1.21). Для цього зливну лінію конденсатора виводять в зливний колодязь під рівень води в ньому, і вода подається на позначку рівня води в колодязі. Висоту від цього рівня до верху конденсатора приймають щоб уникнути зриву сифона зазвичай не більше 8 м.
Для підтримки необхідного рівня води в зливних колодязях на відвідних каналах споруджуються загальні для всіх турбін водозливні пристрої з глухою переливної стінкою.
Крім системи технічного водопостачання на теплових електростанціях передбачається система протипожежного водопостачання, як правило, високого тиску, а також система господарсько-питного водопостачання.