Снижение воздействия тепловых сбросов энерготехнологических установок брызгальными устройствами Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ш т т ^

т т т щ

УДК 502 17 621 311.22

СНИЖЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВЫХ СБРОСОВ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК БРЫЗГАЛЬНЫМИ

УСТРОЙСТВАМИ

Т. ХАССАН

Казанский государственный энергетический университет

В данной работе представлены результаты расчета брызгальных устройств как инженерное решение по снижению воздействия тепловых сбросов энерготехнологических установок на качество вод водоемов-охладителей.

Ключевые слова: ТЭЦ, тепловое загрязнение, брызгальные устройства.

Неотъемлемой частью тепловых (ТЭЦ) и атомных (АЭС) электростанций являются охладительные системы, предназначенные для охлаждения воды, подаваемой в конденсаторы турбин. При эксплуатации тепловых электростанций наиболее экономичной по капитальным вложениям и эксплуатационным затратам является прямоточная система технического водоснабжения [1]. Однако от электростанции в водоём непрерывно поступает поток воды с температурой на 8-12 °С превышающей температуру воды в водоёме, что значительно превышает перегрев, разрешенный правилами. Вследствие повышения температуры воды в водоеме изменяется видовой состав флоры и фауны, увеличивается количество биомассы, разлагаются растительные остатки, уменьшается содержание кислорода в воде, ухудшается ее качество и деградирует экосистема. Цель настоящей работы заключается в снижении воздействия тепловых сбросов ТЭЦ на качество вод водного объекта, расположенного в г. Казани. Водный объект является озером площадью 119 га. Расход циркуляционной воды, забираемой из озера, составляет 12000 м3/ч. Отработанная теплая вода сбрасывается в циркуляционный канал и далее в озеро. В работе [2] указано, что температура сбрасываемой воды системы охлаждения ТЭЦ на месте впадения в данное озеро превышает допустимую температуру на 5-9°С.

Для охлаждения циркуляционной воды на ТЭЦ могут применяться различные технические устройства. На ТЭЦ России широко применяется система технического водоснабжения с градирнями. Относительно большие капитальные вложения, эксплуатационные затраты, а также большое негативное влияние на окружающую среду и социальные условия обитания определяют стремление к ограничению их строительства. Исходя из этого, автором предложено альтернативное оборотной системе инженерное решение с одновременным решением экономических, технологических, экологических вопросов, основанное на использовании брызгальных устройств.

Брызгальные устройства должны найти применение на сбросах горячей воды в естественные водоемы для охлаждения воды до допустимой по санитарным нормам температуры. Сложность механизма процесса охлаждения воды, происходящего в брызгальных устройствах, затрудняет разработку теоретических методов их теплового расчета. Поэтому для определения

© Т. Хассан

Проблемы энергетики, 2010, № 7-8

температуры охлажденной в них воды пользуются эмпирическими зависимостями, полученными на основе опытных данных [3].

Исходными данными для определения температуры охлажденной воды ¿2 являются заданные значения - атмосферное давление рд, температура атмосферного воздуха по сухому термометру в1, относительная влажность воздуха Ф1, температура нагретой воды ¿1 и число испарения Ки Число испарения брызгального устройства зависит от напора на сопло Н и скорости ветра W. Для определения Ки и ¿2 были использованы номограммы [4]. Результаты расчета с исходными данными приводятся в таблице.

Таблица

Результаты расчета с исходными данными

-1, °С »1, °С Ф1, % рб, МПа V, м/с Н, МПа Ки -2, °С Ы, °С

28 23,4 55 0,1 2,5 0,0589 0,45 22 6

Таким образом, нагретая вода перед сбросом в озеро дополнительно охлаждается брызгальными устройствами на 6° С.

Расход воды в каждом сопле обычно принимают равной 3,2 л/с [5]. При расходе нагретой воды, подводимой к брызгальным устройствам, равном 12000 м3/ч, расчетное количество требуемых сопел составляет 1040. Они распределяются на 174 пучка, и каждый пучок состоит из 6 сопел.

Требуемую площадь брызгальных устройств можно определить по следующей формуле [5]:

£ =

С ж С ж (-1- ¿-2 ) 2552,2 ((1 -т1) '

где 2552,2 - значение, принимаемое для проектировочного расчета, кДж/ м °С [5]. Т1 - температура атмосферного воздуха по влажному термометру, составляет 17,8°С; Сж - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг-°С); Сж - расход нагретой воды, подводимой к брызгальным устройствам, кг/ч.

В результате расчетов для нашего случая требуемая площадь брызгальных устройств равна 11500 м2. На рисунке приведена схема расположения сопел в пучках.

44 пучка

Нагретая вода

-з»

Рис. Схема расположения сопел в пучках © Проблемы энергетики, 2010, № 7-8

Расход электроэнергии на насосы можно рассчитать, исходя из расхода электроэнергии на 1 м2 площади брызгальных устройств, который принимают равным 11 Вт/м2 на каждый градус разницы между температурой нагретой воды и температурой атмосферного воздуха по влажному термометру [5]. Следовательно, расход электроэнергии на насосы в нашем случае получается около 1300 кВт.

В результате проведенной работы автором предложено альтернативное оборотной системе инженерное решение - сохранение прямоточной системы технического водоснабжения с охлаждением воды перед сбросом в озеро брызгальными установками, расположенными на месте сброса нагретой воды в озеро, с целью уменьшения теплового загрязнения водоема. Охлаждение и дополнительная аэрация сбрасываемых теплых вод брызгальными устройствами должны способствовать насыщению вод озера кислородом, что будет оказывать на фауну и флору водоема благоприятное санитарное воздействие. Таким образом, брызгальные устройства являются наилучшим решением для снижения воздействия тепловых сбросов энерготехнологических установок, поскольку обеспечивается баланс между экономическими показателями и нормативными требованиями по предотвращению теплового загрязнения водоемов.

Summary

In this research, are shown calculation of spray ponds as engineering solution to reduce and control the thermal pollution due to cooling water discharge from power plants into water resources.

Key words: power plant, thermal pollution, spray ponds.

Литература

1. Никитин И.К., Костин А.Г., Доманов В.Н, Новиков В.А. Эжекторные системы технического водоснабжения ТЭС и АЭС как средство улучшения качества воды в водоеме // Энергетик. 1992. №8.

2. Синютина Т.П. Влияние температурного фактора на рост и размножение моллюска DREISSENA. Казань: КГЭУ, 2007.

3. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. М, 1982. С. 372.

4. Гельфанд Р.Е. Метод теплового расчета брызгальных установок с использованием числа испарения // Изв. ВНИИГ им. Б.В.Веденеева. 1980. Т. 143. С. 38-43.

5. Hicks T. G. Handbook of mechanical engineering calculations. 2006. P. 26-28.

Поступила в редакцию 11 декабря 2009 г.

Хассан Тана - аспирант кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование» (ИЭР) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8-919-6424787. Е-mail: thanahassan@gmail.com.

© Проблемы энергетики, 2010, № 7-8