Dr inż. Andrzej Tatarek Siłownie cieplne 1
Wykład 14 Gospodarka wodna elektrowni 2
Wprowadzenie Pojęcie gospodarki wodnej: 1. Zespół zagadnień związanych z: Pobieraniem wody Przygotowaniem wody (uzdatnianiem) Przechowywaniem wody (magazynowaniem) Oszczędnym gospodarowaniem wodąw elektrowni 2. Technologiczny układ urządzeńsłużący do realizacji zagadnień z punktu 1 3
Gospodarka wodna Gospodarka wodna (wg drugiego znaczenia) to zespół maszyn i obiektów inżynierskich obejmujący: 1. Ujęcia wody z uzbrojeniem -kraty i sita do mechanicznego oczyszczania wody 2. Pompownie: Wody chłodzącej Wód drenażowych Wody posadowej układu odżużlania Wody pitnej Wody przeciwpożarowej Ścieków 4
Gospodarka wodna 3. Osadniki 4. Kanały i rurociągi wodne 5. Stacje przygotowania wody: Filtry Odżelaziacze Urządzenia zmiękczające i demineralizujące wodę 6. Studnie głębinowe 5
Gospodarka wodna 7. Urządzenia układu chłodzenia skraplaczy Chłodnie kominowe Chłodnie wentylatorowe Chłodnie suche Stawy Naturalne zbiorniki chłodzące 8. Urządzenia wodne wewnątrz siłowni Zbiorniki wody ruchowej Zbiorniki wody uzupełniającej Zbiorniki wody zasilającej 6
Gospodarka wodna 9. Chłodnice oleju, wodoru i wody chłodzącej generatory oraz chłodnice powietrza 10. Urządzenia gospodarki ściekowej Odolejacze ścieków technologicznych Oczyszczalnie ścieków sanitarnych 7
Potrzeby wodne Elektrownia potrzebuje wody, w różnej ilości i jakości do: Chłodzenia skraplaczy (kondensacji pary) Chłodzenia oleju turbozespołu Chłodzenia wodoru lub powietrza chłodzące generatory i silniki elektryczne wielkiej mocy oraz prądnice (bezpośrednio) Chłodzenie łożysk pomp, wentylatorów i młynów Odżużlania,odpopielaniai odsiarczania o ile jest hydrauliczne Uzupełniania głównego obiegu energetycznego (straty pary kocioł-turbina) Uzupełniania obiegu ciepłowniczego Celów bytowych (łaźnie, umywalnie, woda pitna) i gospodarczych (stołówki, utrzymanie czystości zakładów) Celów przeciwpożarowych 8
Wielkości uwzględniane przy ustalaniu ilości wody chłodzącej do skraplania pary: Krotność chłodzenia Przyrost temperatury wody chłodzącej Efekty wzrostu ilości wody chłodzącej: Poprawia się próżnia w skraplaczu Rośnie moc turbiny Rośnie moc pompowania 9
Zapotrzebowanie na wodę chłodzącą Zapotrzebowanie na wodęchłodzącą-określa sięz bilansu cieplnego skraplacza Q w = D sk (i 2 i sk ) = M w c w (t w2 t w1 ) Gdzie: i 2 entalpia pary przed skraplaczem i sk entalpia pary za skraplaczem M w strumieńwody chłodzącej D sk strumieńpary (skroplin) 10
Krotnośćchłodzenia m = M w D sk = i 2 c w i sk t w Gdzie: Δt w = t w2 t w1 - strefa podgrzania (przyrost temperatury wody chłodzącej) 6 12 C 11
Krotnośćchłodzenia Wartośćkrotności chłodzenia powinna byćtaka aby przyrost mocy turbiny przewyższałprzyrost mocy pompowania Ekonomiczna wartość krotności chłodzenia 40 90, a najczęściej spotykana wartośćzawiera sięw przedziale 50 70. 12
Krotnośćchłodzenia Wartości krotności chłodzenia: Skraplacze jednoprzepływowe 80 120 Skraplacze dwuprzepływowe 60 70 Skraplacze trzy-i czteroprzepływowe 40 50 13
Straty gospodarki wodnej Straty gospodarki wodnej: Obiegu parowo-wodnego Układów chłodzenia Układów hydraulicznego odżużlania 14
Straty gospodarki wodnej Straty głównego obiegu parowo-wodnego są spowodowane przez: Odsalanie i odmulanie kotłów Ucieczkę pary z dławnic turbinowych i zaworowych Przecieki kondensatu w dławnicach pompowych Odprowadzanie oparów z odgazowywaczy i skraplaczy turbin Zużycie pary do zdmuchiwania sadzy Ucieczkępary lub skroplin w urządzeniach technologicznych 15
Straty gospodarki wodnej Straty zależą od: Wielkości kotłów, turbin i pomp Przyjętego układu połączeń Ilości i jakości armatury Jakości obsługi 16
Straty układu hydraulicznegoodżużlania Straty układu hydraulicznego usuwania żużla i popiołu sięgają30% zużywanego na ten cel wody i są powodowane: Podgrzewaniem wody od gorącego żużla i jej parowaniem Przesiąkaniem przez podłoże składowiska Źródła uzupełniania strat układu hydraulicznego: Ścieki ze stacji przygotowania wody Odsoliny i odmuliny kotłowe Odsolinyz zamkniętych układów chłodzenia skraplaczy 17
Źródła wody dla elektrowni Źródła wody dla elektrowni: Rzeki Jeziora Morza Studnie głębinowe Układy odwadniania kopalni Systemy głębokiego drenażu odwadniającego teren (grunt) lokalizacji elektrowni (pod budynkiem głównym elektrowni) 18
Źródła wody dla elektrowni Wydajnośćźródła wody (w stosunku do zapotrzebowania na wodęelektrowni) decyduje o możliwości zastosowania otwartego (przepływowego) lub zamkniętego obiegu chłodzenia. Najlepszym źródłem wody sąduże rzeki umożliwiajązastosowanie przepływowego (otwartego) układu chłodzenia. 19
Układy chłodzenia skraplaczy Rodzaje układów chłodzenia skraplaczy stosowanych w elektrowniach cieplnych: Układ otwarty przepływowy Obieg zamknięty Z chłodniami kominowymi Z chłodniami wentylatorowymi Ze stawami chłodzącymi Układ mieszany Układ z chłodniami suchymi 20
Układ otwarty Układ chłodzenia otwarty kiedy z rzeki, morza lub dużego jeziora pobiera sięwodęw ilości całkowicie pokrywającą potrzeby elektrowni. Woda, po przejściu przez urządzenia chłodzące jest zwracana do ujęcia (rzeki, jeziora) w taki sposób, aby nie było możliwe ponowne pobieranie podgrzanej wody. 21
Układ otwarty Budowa otwartego układu chłodzenia skraplaczy: Ujęcie brzegowe z kratami i sitami (do mechanicznego oczyszczania wody) Rurociągi lub kanały dopływowe Pompy wody chłodzącej Rurociągi lub kanały odpływowe (zrzutowe) 22
Układ otwarty Schemat obiegu otwartego chłodzenia skraplaczy Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 23
Sposoby tłoczenia wody Sposoby tłoczenia wody chłodzącej zależąod położenia elektrowni wzg. poziomu źródła wody: tłoczenie przez pompy zainstalowane w pompowni przybrzeżnej dopływ grawitacyjny 24
Układ otwarty Schemat przepływowego układu chłodzenia z rzeką Rys. Laudyn, Pawlik, Strzelczyk Elektrownie 25
Układy pracy pomp Rodzaje układów pracy pomp: centralny pompy sązgrupowane w centralnej pompowni, umożliwi współpracęwielu pomp z wieloma skraplaczami indywidualny (blokowy) pompy usytuowane we wspólnej pompowni lub indywidualnie doprowadzają wodę do własnego skraplacza 26
Układ zamknięty Układ chłodzenia zamknięty kiedy woda po przejściu przez skraplacz i chłodnicępłynie do urządzenia ochładzającego po czym ponownie wraca do skraplacza. Do elektrowni doprowadzana jest tylko niewielka ilośćwody niezbędna do uzupełnienia start i zaspokojenia innych potrzeb. 27
Strefa chłodzenia Przyrost temperatury wody w skraplaczu i jej spadek w urządzeniu ochładzającym sąrówne i noszą nazwę strefy podgrzania i chłodzenia. Strefa chłodzenia zależy od: wielokrotności chłodzenia ciśnienia kondensacji 28
Chłodnie kominowe Chłodnie kominowe: żelbetonowa konstrukcja komina zraszalnik ociekowy strefa chłodzenia do 10 C (dla temp. dopływającej wody ~19 C) wysokie koszty budowy znaczne zużycie energii na pompowanie wody (wysokie usytuowanie koryt rozdzielczych) 29
Chłodnie kominowe Zasada działania chłodzenie wody odbywa się przez bezpośredni kontakt filmu wodnego spływającego po ściankachzraszalnikai gęstego deszczu (pod zraszalnikiem) z płynącym w przeciwprądziepowietrzem, wymuszanym ciągiem komina. 30
Chłodnie kominowe Schemat układu z chłodnią kominową Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 31
Chłodnie wentylatorowe Chłodnie wentylatorowe możliwośćosiągnięcia niższej temperatury wody niżw chłodniach kominowych (o 6 8 C) obniżenie nakładów inwestycyjnych (20 40%) w stosunku do chłodni kominowych zajmująokoło 50% mniej miejsca niżtej samej wydajności chłodnie kominowe większe zużycie energii (napęd wentylatorów) większa zawodność(skomplikowane mechanizmy ruchowe) moc wentylatorów stanowi około 1% mocy chłodzonego bloku 32
Przykłady Obieg wody w elektrociepłowni Rys. Tatarek Gospodarka wodna elektrociepłowni - instrukcja 33
Przykłady Schemat instalacji uzdatniania wody Rys. Tatarek Gospodarka wodna elektrociepłowni - instrukcja 34