МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТРЕСТ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И РАЦИОНАЛИЗАЦИИ РАЙОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И СЕТЕЙ (ОРГРЭС)
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ВОДОХРАНИЛИЩ-ОХЛАДИТЕЛЕЙ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
(ОБЗОР)
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
1970
МОСКВА
Составлено специализированным центром научно-технической информации ОРГРЭС
Авторы инженеры Н.Н.ТЕРЕНТЬЕВ и Б.М.ШИМАНСКИЙ
Редактор доктор техн. наук Я.Ф.ПЛЕШКОВ
АННОТАЦИЯ
В первой части обзора доставленной Н.Н.Терентьевым, даны описание схем технического водоснабжения ТЭС с водохранилищами-охладителями, правила надзора и рациональной эксплуатации в различных условиях их работы.
Во второй части, составленной Б.А.Шиманским, приводятся данные по загрязнении биологическими организмами водохранилищ-охладителей и трактов циркуляционного водоснабжения, а также рекомендации по борьбе с ними. Рассматриваются некоторые методы предотвращения загрязнений конденсаторов турбин, процессы всплывания торфяных сплавин и меры борьбы с ними на водохранилищах-охладителях
ВВЕДЕНИЕ
Подавляющее большинство наиболее крупных электростанций проектируется и работает на оборотной системе водоснабжения с использованием прудов (водохранилищ-охладителей).
Применение оборотного водоснабжения в основном обусловлено тем, что только наиболее многоводные реки могут в период межени обеспечить работу мощных электростанций на прямотоке. Так, например, при мощности электростанции 2400 Мвт расход циркуляционной воды равен 90-100 м3/сек, что может быть обеспечено только весьма ограниченным числом рек. Кроме того, следует учесть требования Госсанинспекции о недопустимости загрязнения рек и существенного изменения их теплового режима в результате эксплуатации электростанции. Дополнительным обстоятельством в пользу оборотного водоснабжения с водохранилищами-охладителями является то, что вследствие значительного колебания уровней воды в реках площадка электростанции при прямотоке располагается на высоких незатопляемых участках берега. Это усложняет сооружение насосных станций, требует более высоких напоров для подачи воды и увеличивает расход электроэнергии на собственные нужды. Поэтому оборотное водоснабжение, чаще с водохранилищами-охладителями и реже с градирнями и брызгальными бассейнами, находит широкое применение.
По нормам технологического проектирования тепловых электростанций для ГРЭС рекомендуется применение прямоточной или прудовой системы водоснабжения; применение для ГРЭС оборотного водоснабжения с градирнями или брызгальными бассейнами допускается как исключение и должно быть особо обосновано.
Преимущественное использование водохранилищ как охладителей обусловлено их лучшими техническими и экономическими показателями по сравнению с градирнями и брызгальными бассейнами, а именно:
возможностью обеспечить водоснабжение при недостаточных водных ресурсах;
минимальный расходом металла на сооружения и коммуникации; обеспечением при достаточной площади акватории наиболее низких и устойчивых температур циркуляционной воды;
применением наиболее низконапорных насосов для подачи веды, требующих наименьшего расхода электроэнергии;
использованием водоемов для других видов водопотребления и водопользования - разведения рыбы, орошения, водного спорта и т. п.
Однако наряду с преимуществами водохранилищ по сравнению с другими видами гидроохладителей следует учитывать, что они имеют и свои недостатки, основные из которых следующие:
значительные единовременные капиталовложения на строительство гидротехнических сооружений, если для создания водохранилища возводится плотина;
возможность затопления полезных угодий, жилых и хозяйственных строений;
образование в зимний период зоны туманов вблизи водохранилища-охладителя;
возможность заиления а зарастания водохранилища. Водохранилища-охладители выполняют двоякую роль в водоснабжении тепловых электростанций. Первая их задача - обеспечить в любые периоды года наличие достаточных запасов воды для бесперебойной работы электростанции. Вторая - охладить циркулирующую воду до пределов, обуславливающих экономичность эксплуатации турбин.
В ряде случаев водохранилища совмещают функции охлаждения воды и многолетнего регулирования речного стока (водохранилища Старобешевской, Кураховской ГРЭС и др.). При этом полезный объем воды может срабатываться в течение нескольких маловодных лет подряд.
Но чаще водохранилища-охладители не имеют многолетнего регулирования стока и уровень воды в них отклоняется от нормального подпорного уровня (НПУ) в небольших пределах.
Постоянный уровень воды в таком водохранилище поддерживается притоком воды из источника водоснабжения, компенсирующим потери на безвозвратное потребление, испарение и фильтрацию, а избыток воды, если он имеется, сбрасывается через водослив в нижний бьеф плотины.
Плотины водохранилищ-охладителей мощных тепловых электростанций по капитальности и ответственности относятся к основным сооружениям первого класса. Эти плотины обычно земляные, с креплением верхового откоса, покрытием из сборного или монолитного, железобетона, реже - мощенные камнем. Низовой откос также имеет крепления, но более слабые.
Плотины имеют водосбросные сооружения, обесценивающие нормальный пропуск расхода воды в паводок вероятностью один раз в сто лет, а при чрезвычайных условиях - пропуск максимального расхода вероятностью один раз в тысячу лет.
В ряде случаев водохранилища-охладители создаются как наливные водоемы на пойме рек или равнинных участках путем ограждения их водонапорной дамбой-плотиной (Барабинская, Луганская и Змиевская ГРЭС, Криворожская ГРЭС-2 и др.). Для заполнения водохранилищ и последующего восполнения потерь сооружаются специальные насосные для подачи в них воды из соседних рек. Размеры таких наливных водохранилищ достаточно велики: на Змиевской ГРЭС и Кроворожской ГРЭС-2 их площадь достигает 15 км2.
В целях лучшего использования охлаждающей способности водохранилищ сооружаются отводящие и подводящие каналы, струенаправляющие дамбы, а наливным водохранилищам придается наиболее благоприятная форма.
На рис. 1 и 2 приводится несколько типичных схем циркуляции вода в водохранилищах-охладителях.
В последнее время в ряде случаев проектами предусматривается сооружение глубинных водозаборов (рис.3). Идея применения глубинного водозабора основана на том, что водозабор выносится на глубокое место и поступление в него воды происходит через отверстия в его нижней части. При этом предполагается, что в водозабор будет поступать вода только из нижних наиболее холодных слоев, а теплая вода, поступающая с ГРЭС, будет распространяться по всей акватории охладителя и, остывая, постепенно опускаться, занимая место холодной вода. Эго может происходить при достаточно большой глубине и объеме водохранилища, а также при наличии в водоеме плотностных градиентов и малых скоростей на входе в глубинный водозабор.
Рис.1. Схема циркуляции воды в водохранилищах-охладителях:
а - естественные озера; б - река, перекрытая плотиной
Создавая благоприятный термический режим, глубинный водозабор в меньшей степени подвержен поступлению в него зимой шуги, а летом - плавающих водорослей, особенно в период "цветения".
При соблюдении правильной эксплуатации водохранилища-охладители надежно обеспечивают экономичность работы турбин. Для этого необходим повседневный контроль за состоянием гидросооружений, соблюдение нормального теплового и водного режимов работы водохранилища, проведение профилактических мероприятий.
Наиболее часто встречающиеся неполадки и затруднения:
На гидросооружениях - повреждения и деформации креплений сооружений, нарушение кривых депрессии выхода грунтовых вод, неисправность подъемных механизмов я запорных устройств. Все перечисленные причины при неблагоприятных обстоятельствах могут вызвать аварии, в результате которых возможны частичный или полный останов электростанции, разрушение нерасположенных построек и т. п.
Рис.2. Схема циркуляции вода на наливных водохранилищах-охладителях, создаваемых на поймах к суходолах: а- ограждающие дамбы выполнены с учетом лучшего растекания транзитного потока по акватории: б- дамбы - струераспределительная (1)и струенаправляющая (2), глубинный водозабор в виде забральной стенки (3) перед насосной станцией (4)
Рис. 3. Глубинный водозабор: а - план; б - разрез забральной стенки
На водохранилищах - заиление водохранилища, зарастание его водной растительностью, повышение минерализации воды и содержания солей, временной жесткости, нарушение работы сооружений, обеспечивающих: распределение теплого циркуляционного потока по акватории.
Если не проводить профилактических мероприятий, то перечисленные обстоятельства иногда не сразу, а постепенно, в течение ряда лет, могут в значительной мере повлиять на ухудшение экономичности эксплуатации электростанции. Неизбежно будет наблюдаться повышение температур циркуляционной воды и рост теплового напора в конденсаторах за счет отложений на его трубках.
Персонал, обслуживающий водное хозяйство электростанций, всегда должен быть готов к ликвидации затруднений, возникающих неожиданно и не имевших места в течение ряда лет эксплуатации. Примерами таких явлений могут быть: занос подводящих каналов снегом и шугой, забивка сеток насосных станций шугой и донным льдом и ряд аналогичных случаев на электростанциях, где наблюдалось значительное снижение нагрузок турбин и была угроза полного их останова.
Персонал всегда должен быть готов к пропуску паводков, которые могут неожиданно возникнуть в результате ливней летом и резких оттепелей зимой. При повышении температур циркуляционной воды и отложениях на трубках конденсаторов следует учитывать, что ухудшение вакуума в конденсаторах турбин на 1% вызывает только за летний период пережог 1200-1500 т условного топлива на каждые 100 тыс., кВт установленной мощности турбин.
На каждой электростанции, имеющей водохранилище-охладитель, должна быть создана группа (или цех) водного хозяйства, руководимая инженером или техником-гидротехником. Состав группы и ее численность определяются в зависимости от мощности электростанции, размеров водохранилища, сложности гидросооружений и условий эксплуатации.
Штат группы для вновь сооружаемой электростанции утверждаемся одновременно с ее штатным расписанием, а для находящейся в эксплуатации определяется энергоуправлением.
Группа водного хозяйства должна располагать полной документацией гидротехнических сооружений и водохранилища (включая основные рабочие чертежи), характеристиками установок, данными по гидрологии источника водоснабжения, прогнозом солевого состава воды водохранилища и утвержденной инструкцией по эксплуатации водного хозяйства.
