Система оборотного водоснабжения с градирнями.

На ТЭЦ для охлаждения циркуляционной воды наиболее часто применяют градирни, при этом не требуется источник водоснабжения, расположенные вблизи ТЭЦ. Основное достоинство градирни – их компактность.

По способу перемещения воздуха градирни разделяют на башенные, вентиляторные и открытые. В башенных градирнях движение воздуха создается за счет естественной тяги в самой вытяжной башне градирни. В вентиляторных градирнях движение воздуха создается вентилятором, а в открытых – естественным движением воздуха (ветром).

По способу образования поверхности охлаждения воды подразделяются на пленочные, капельные и брызгальные. Охлаждение воды происходит за счет испарения и контакта воды с воздухом, поступающим через оросительные устройства через окна градирни. В пленочных градирнях оросительные устройства выполняются в виде щитов, например, асбоцементных листов или пластмассовых элементов, выполненных в виде сот. Устанавливаются вертикально либо с небольшим уклоном. Пленки, нагретой в конденсаторах турбин воды, стекают по листам и при соприкосновении с воздухом охлаждаются. Воздух движется между листами. В капельных градирнях оросительные устройства выполняются из горизонтальных брусков треугольного или прямоугольного сечения, которые размещаются в несколько рядов по высоте. Расположение брусков может быть коридорным или шахматным. Вода, попадая на бруски, разбивается на капли, которые при соприкосновении с воздухом охлаждаются.

В брызгальных градирнях вода распыливается соплами и охлаждается движущимся воздухом. Охлаждаемая вода собирается в бассейне под градирней.

Пленочные градирни имеют лучшие показатели благодаря большей поверхности охлаждения и меньшему аэродинамическому сопротивлению.

В зависимости от направления движения воды и воздуха градирни бывают противоточные, поперечноточные и смешанного типа. Для отечественной энергетики характерно применение пленочных и башенных градирен с естественной тягой. Вытяжные башни выполняются из монолитного железобетона. Характерным размером градирни является площадь оросительного устройства в горизонтальном сечении, которое составляет 4 ÷ 6 тыс. кв. м. К оросительным устройствам вода подается на высоту 9 -18 м. Глубина бассейна, как правило, порядка 2 м., высота вытяжной башни крупных градирен: 90 – 150 м. В Нидерландах – 200 м.

Воздух поступает в нижнюю часть башни через окна высотой 3 – 12 м., расположенных по периметру башни. Оросительные щиты выполняются высотой 1,5 – 2,5 м., ширина 1,5 – 1,6 м., толщина 5 – 6 см, расстояние между щитами 2 – 3 см.

В зимнее время температура охлажденной в градирне воды не должна быть ниже + 10 ÷12 ⁰С, чтобы исключить обмерзание. Это обеспечивается перекрытием окон щитами.

Вентиляторные градирни применяют в горных районах. Они имеют меньшие размеры, но расход электроэнергии значительно выше. Открытые градирни имеют небольшую производительность и повышенные потери воды при уносе. Применяются на малых ТЭС.

В случае дефицита воды перспективно применение воздушно-конденсационных установок системы Геллера – Форго. Характерной особенностью такой схемы является наличие поверхностных охладителей в сочетании с конденсатором смешанного типа, которых контур водоснабжения объединяется с контуром питательной воды котлов. Для охлаждения используется постоянная масса конденсата и чистой воды, проходящей в градирни внутри поверхностных алюминиевых охладителей, которые снаружи омываются воздухом. Охлаждающее устройство располагается по периметру в нижней части башни в окнах для выхода охлаждающего воздуха. Охлаждающая вода подается в конденсатор, конденсирует отработавший в турбине пар, и затем делится на два потока. Один подается на питание котлов, а второй – на охлаждение в градирни. Такие сухие градирни имеют достаточно высокую стоимость, но их применение перспективно, когда нет воды. Удельная площадь градирни составляет 0,01 – 0,02 м² на кВт, что примерно в 300 – 400 раз меньше по сравнению с площадью пруда охладителя.

Технико-экономические показатели систем водоснабжения.

Для обеспечения давления в конденсаторах 3 – 4 кПа в конденсационных турбинах при среднегодовой температуре охлаждающей воды 10 – 12 ⁰С или в конденсаторах турбин типа Т и ПТ давление в конденсаторе 6 – 7 кПа при температуре воды 20 ⁰С расход циркуляционной воды для турбин мощностью 50 МВт составляет 8 тыс. м³/час, для турбин 800 МВт – 80 тыс. м³/час.

Увеличение капитальных затрат при одинаковой поверхности конденсатора в зависимости от различных условий (рельеф местности, свойства грунта и.т.д.) приводит к необходимости снизить удельную площадь водохранилища, однако при этом возрастает температура воды, кратность охлаждения, давление отработавшего пара. Поэтому оптимальные значения удельной площади водохранилища определяются с учетом оптимизации капитальных затрат. Стоимость сооружения системы технического водоснабжения составляет от 4 – 12 % стоимости ТЭС.