Silownie cieplne: 14

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 wodą w
elektrowni
2. Technologiczny układ urządzeń służący 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.
4.
5.
6.
Osadniki
Kanały i rurociągi wodne
Stacje przygotowania wody:
Filtry
Odżelaziacze
Urządzenia zmiękczające i demineralizujące wodę
Studnie głębinowe
5
Gospodarka wodna
7.
8.
Urządzenia układu chłodzenia skraplaczy
Chłodnie kominowe
Chłodnie wentylatorowe
Chłodnie suche
Stawy
Naturalne zbiorniki chłodzące
Urządzenia wodne wewnątrz siłowni
Zbiorniki wody ruchowej
Zbiorniki wody uzupełniającej
Zbiorniki wody zasilającej
6
Gospodarka wodna
Chłodnice oleju, wodoru i wody chłodzącej generatory oraz
chłodnice powietrza
10. Urządzenia gospodarki ściekowej
Odolejacze ścieków technologicznych
Oczyszczalnie ścieków sanitarnych
9.
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, odpopielania i 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 wodę chłodzącą - określa się z
bilansu cieplnego skraplacza
Qw = Dsk·(i2 – isk) = Mw·cw·(tw2 – tw1)
Gdzie:
i2 – entalpia pary przed skraplaczem
isk – entalpia pary za skraplaczem
Mw – strumień wody chłodzącej
Dsk – strumień pary (skroplin)
10
Krotność chłodzenia
i −i
w
m=
= 2 sk
D
c ⋅ ∆t
sk
w
w
M
Gdzie:
Δtw = tw2 – tw1 - strefa podgrzania (przyrost
temperatury wody chłodzącej) 6 – 12 °C
11
Krotność chłodzenia
Wartość krotności chłodzenia → powinna być taka
aby przyrost mocy turbiny przewyższał przyrost
mocy pompowania
Ekonomiczna wartość krotności chłodzenia → 40 –
90, a najczęściej spotykana wartość zawiera się w
przedziale 50 – 70.
12
Krotność chłodzenia
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
Ucieczkę pary 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
hydraulicznego odżużlania
Straty układu hydraulicznego usuwania żużla i
popiołu sięgają 30% 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
Odsoliny z 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
Wydajność źródła wody (w stosunku do
zapotrzebowania na wodę elektrowni) → decyduje
o możliwości zastosowania otwartego
(przepływowego) lub zamkniętego obiegu
chłodzenia.
Najlepszym źródłem wody są duże rzeki →
umożliwiają zastosowanie 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 się wodę w 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 → zależą od
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 są zgrupowane w centralnej
pompowni, umożliwi współpracę wielu 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 chłodnicę płynie do
urządzenia ochładzającego po czym ponownie
wraca do skraplacza.
Do elektrowni doprowadzana jest tylko niewielka
ilość wody niezbędna do uzupełnienia start i
zaspokojenia innych potrzeb.
27
Strefa chłodzenia
Przyrost temperatury wody w skraplaczu i jej
spadek w urządzeniu ochładzającym są równe 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 ściankach zraszalnika i gęstego
deszczu (pod zraszalnikiem) z płynącym w
przeciwprądzie powietrzem, wymuszanym ciągiem
komina.
30
Chłodnie kominowe
Schemat układu z chłodnią kominową
Rys. Szymocha, Zabokrzycki „Elektrownie parowe”
31
Chłodnie wentylatorowe
Chłodnie wentylatorowe
możliwość osiągnięcia niższej temperatury wody niż w
chłodniach kominowych (o 6 – 8 °C)
obniżenie nakładów inwestycyjnych (20 – 40%) w stosunku
do chłodni kominowych
zajmują około 50% mniej miejsca niż tej 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