Рис.3. Состав индивидуальной нормы водоотведения на единицу продукции электростанций
Н = Нтех + Нв + Нх;
= + + ;
П = Птех + Пв + Пх
Индивидуальные балансовые нормы и нормативы разрабатываются для каждого турбоагрегата, установленного на ТЭС (на КЭС - на один, а на ТЭЦ на два вида продукции).
Основной технологической системой, определяющей объемы водопотребления и водоотведения электростанций, является система охлаждения, расходы потребляемой и отводимой воды которой определяются типами установленного оборудования (турбоагрегатов). Поэтому расходы воды системы охлаждения следует определять отдельно для каждого турбоагрегата (ТА). Расходы воды остальных технологических систем определяются в целом по электростанции. В связи с возможными затруднениями в определении расходов воды в системе охлаждения для каждого ТА в отдельности их следует определять в целом по системе, а затем распределять на каждый ТА пропорционально выработке электроэнергии этими ТА по конденсационному циклу:
= (4.8)
Распределение объемов всех видов вод Wi, в каждой технологической системе (кроме системы охлаждения) на отпуск электроэнергии и тепла производится пропорционально расходам топлива
= + ; = ; = (4.9)
Расход топлива на отпуск электроэнергии и тепла определяется следующим образом:
= ЭТЭС 10-3; = ТТЭС 10-3
Следует отметить, что некоторое количество тепла ТЭЦ поступает потребителям от пиковых водогрейных котлов, а также из пароводяного тракта через редукционно-охладительные установки (РОУ).
Для упрощения расчетов целесообразно это тепло распределять на установленные турбоагрегаты пропорционально выработке ими тепловой энергии.
Нормы и нормативы устанавливаются усредненные по сезонам года. Однако для ГРЭС определяются коэффициенты сезонной неравномерности для объемов забора свежей воды и безвозвратных потерь. Для ТЭЦ определяется только коэффициент сезонной неравномерности для забора свежей воды, поскольку на ТЭЦ изменение размера безвозвратных потерь имеет сложную зависимость и во многом определяется графиком тепловых нагрузок:
= ; = (4.10)
Для оценки достоверности расчета норм проверяется водный баланс в целом по ТЭЦ:
Нэ.св Э + Нт.св Т = Нэ.стЭ + Нт.стТ+ Пэ Э + ПтТ + Нэ.перЭ + Нт.пер Т (4.11)
Сумма расчетных расходов свежей воды (Нэ.св Э + Нт.св Т) сравнивается с фактическим расходом свежей воды (по форме 2ТП-водхоз) в целом по электростанции. Сравнение выполняется по форме 4 приложения 2. Отклонения расчетных расходов от фактических обосновываются в пояснительной записке.
Качество отводимой воды с учетом вредных веществ в сточных водах необходимо определять для:
выбора рациональной технологии производства с точки зрения охраны водных ресурсов;
определения ущерба народному хозяйству в результате загрязнения водных источников промышленными стоками;
расчета очистных сооружений и систем канализации;
планирования заданий по снижению уровня загрязненности и мероприятий по прекращению сброса загрязненных стоков в водоемы;
планирования заданий по улавливанию полезных веществ из сточных вод;
определения удельного приведенного стока на единицу продукции.
Состав и уровень загрязненности отводимой воды по всем направлениям ее использования указываются в табл.П2.1 приложения 2.
Концентрации загрязнений определяются расчетами или на основании данных химического контроля. При наличии очистки указываются качество очищенного стока, методы очистки и состав очистных сооружений, а также используется ли этот сток в других циклах или сбрасывается в водоем.
При определении качества сточных вод рассчитывается дополнительное приращение концентрации загрязняющего воду вещества d (по каждому загрязняющему веществу) после технологического процесса по сравнению с содержанием этого вещества в исходной воде, забираемой из водоема, и концентрацией его в сточных водах, подлежащих сбросу в водоем после их очистки, по следующим формулам:
до очистки
= - ; (4.12)
после очистки
= - (4.13)
Если источник водоснабжения не является приемником сточных вод, приращение концентраций (; ) целесообразнее определять по отношению к приемнику этих стоков, т.е.:
до очистки
= - ; (4.14)
после очистки
= - (4.15)
Удельное количество [кг/(мВт ч), кг/ГДж] загрязняющего воду вредного вещества, попадающего в стоки в процессе производства, на единицу продукции определяется по формуле
(4.16)
Удельное количество загрязняющего воду вредного вещества, остающегося в сточных водах после очистки, на единицу продукции определяется по формуле
(4.17)
Удельное количество загрязняющего воду вредного вещества, поступающего в водоем с очищенными сточными водами, на единицу продукции с учетом "фонового" загрязнения водоисточника определяется по формуле
(4.18)
Условное количество сточных вод на единицу продукции (1 МВт??ч, 1 ГДж) с учетом их разбавления пропорционально значению содержащегося в сточных водах вредного вещества (d), по которому установлена предельно допустимая концентрация ([ПДК]d), т.е. удельный "приведенный" сток, определяется по следующим формулам [в м3/МВт??ч), м3/ГДж]:
до очистки сточных вод
; (4.19)
после очистки сточных вод
. (4.20)
Примечание. "Приведенный" сток, показывающий количество воды, необходимое дополнительно для разбавления отводимых от производства сточных вод в данном водоеме до уровня ПДК, позволяет определить эффективность систем водоснабжения и канализации и рассчитать ущерб, наносимый народному хозяйству загрязнением водных источников.
5. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ НОРМЫ И НОРМАТИВЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
5.1. Система охлаждения
Системе охлаждения служит для охлаждения и конденсации отработавшего в турбоагрегате пара. Расход воды на охлаждение пара зависит от двух основных факторов: пропуска отработавшего пара в конденсатор (D2) и начальной температуры охлаждающей воды (t1).
Пропуск отработавшего пара определяется электрической, а для теплофикационных турбин также и тепловой нагрузкой (производительностью) турбоагрегата. При любом значении D2 расход охлаждающей воды должен обеспечивать эксплуатацию конденсационной установки в режиме экономического вакуума.
Для определения Wох по известным D2 и t1 целесообразно пользоваться типовыми нормативными характеристиками турбоагрегатов и конденсационных установок [1-4], а при их отсутствии методикой [5] , причем D2 и t1 следует принимать усредненными за рассматриваемый период времени (предыдущие 3-5 лет).
Оптимальный расход охлаждающей воды можно определить, кроме того, и графическим методом. В данном случае режим экономического вакуума или оптимальный расход охлаждающей воды определяется минимумом суммы потерь мощности при ухудшении вакуума и затрат мощности на собственные нужды системы охлаждения (привод циркуляционных насосов). Для этого, пользуясь нормативными характеристиками конденсатора, кривой поправок на изменение вакуума для турбины, характеристиками циркуляционных насосов и системы трубопроводов, необходимо построить графики двух зависимостей: зависимости недовыработки мощности турбиной от расхода охлаждающей воды ??N = f(Wох) и зависимости затрат мощности на перекачку охлаждающей воды от ее расхода Nсн = f(Wох). После этого по сумме (??N + Nсн) строится для различных расходов охлаждающей воды график, минимум которого и определяет оптимальный расход охлаждающей воды (см.рис.4).
Рис.4. Определение оптимального расхода охлаждающей воды:
??N - недовыработка электроэнергии турбиной; Nс.н - затраты электроэнергии на перекачку охлаждающей воды
При эксплуатации турбоагрегата в режиме экономического вакуума нормативный расход охлаждающей воды (м3/ч) можно также получить из уравнения теплового баланса
(5.1)
Кроме охлаждения пара в конденсаторах некоторая часть воды системы охлаждения используется для охлаждения масла и газа в масло- и газоохладителях ТА, устанавливаемых, как правило, параллельно конденсатору по ходу воды. Таким образом, общий потребный расход охлаждающей воды равен
Wox = Wконд + Wм +Wг (5.2)
где Wм +Wг - принимаются по данным проектно-технической документации.
Ориентировочно сумма этих величин составляет 6-15% Wконд для малых конденсационных турбин (с двухходовыми конденсаторами) и 3-7% для крупных конденсационных турбин с двухходовыми конденсаторами [6].
Величину Wм можно принимать по данным табл.5.1 [6].
Таблица 5.1
Расход воды на маслоохладители конденсационных турбин
|
Мощность конденсационной турбины, МВт |
Расход воды, м3/ч |
|
2,5 |
|
|
3,0 |
25 |
|
4,0 |
|
|
6,0 12,0 |
40-50 |
|
25 |
61 |
|
50 |
122 |
|
100 |
182 |
|
150 |
288 |
|
200 |
435 |
Величину Wг (для отечественных турбоагрегатов) можно принимать из следующего расчета: при мощности 12 МВт Wг равно 100 м3/ч; 25-50 МВт - 200 м3/ч; 100-200 МВт - 400-800 м3/ч.
Для турбин типов Т, ПТ и Р расход охлаждающей воды на масло- и газоохладители следует принимать по табл.5.2.
Таблица 5.2
Расход воды на масло- и газоохладители турбин типов Т, ПТ и Р
|
Тип турбины |
Расход воды (по заводским данным), м3/ч |
Тип турбины |
Расход воды (по заводским данным), м3/ч |
|
Т-250/300 |
850 |
ПТ-25 |
375 |
|
Т-175/210 |
750 |
ПТ-12 |
235 |
|
Т-100/120 |
650 |
Р-100 |
700 |
|
Т-50 |
440 |
Р-50 |
560 |
|
Т-25 |
375 |
Р-25 |
500 |
|
Т-6 |
125 |
Р-12 |
300 |
|
ПТ-135 |
650 |
Р-6 |
200 |
|
ПТ-60 и ПТ-80 |
520 |
|
|
При определении расхода охлаждающей воды для расчета норм следует учитывать ограниченные возможности регулирования подачи циркуляционных насосов, не позволяющие в ряде случаев поддерживать оптимальный расчетный расход воды в системе. В этих случаях в качестве расчетного расхода воды следует принимать расход, максимально близкий к оптимальному, который может быть получен регулированием подачи циркуляционных насосов. При этом расход охлаждающей воды, определенный по подаче циркуляционных насосов, как правило, включает и расход воды на масло- и газоохладители.
Примечание. Нормативный Woх следует принимать не меньше минимального расхода, указанного заводом-изготовителем для каждого конкретного конденсатора, исходя из условий его заполнения.
Существует несколько основных типов систем охлаждения:
- прямоточная;
- оборотная с градирнями или брызгальными бассейнами;
- оборотная с водохранилищем-охладителем.
Примечание. Здесь и далее имеются в виду водохранилища электростанций обособленного пользования.
При прямоточной системе охлаждения объем водопотребления равен сумме объемов водоотведения и потерь на дополнительное испарение в водном объекте за счет сброса нагретой воды.
(5.3)
В соответствии с расчетами ТЭП эти потери целесообразно принять в размере 1% Wох, т.е. в данном случае
;
; (5.4)
.
Для прямоточных систем охлаждения качество сточных вод определяется по формуле
. (5.5)
Для оборотной системы охлаждения с градирнями объем водопотребления равен сумме объемов водоотведения (продувки) и потерь на испарение и с капельным уносом из градирен.
. (5.6)
Потери на испарение определяются по [7]:
, (5.7)
где К - коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общем объеме теплоотдачи, принимаемый для градирен по [7] ;
??t - перепад температур воды до и после охлаждения в охладителе.
Потери с капельным уносом определяются [7] как
, (5.8)
Необходимый расход продувочной воды определяется допустимой степенью упаривания воды исходя из условий предотвращения отложений и коррозии в системе.
Расчетный расход продувочной воды составляет
. (5.9)
Допустимый коэффициент упаривания воды зависит от принятого метода стабилизационной обработки (выбираемого на основании технико-экономического сравнения различных режимов) и наличия лимитирующих показателей (например, допустимая концентрация сульфатов по условиям стойкости бетонных конструкций).
, (5.10)
Если расчетное значение продувки при заданном коэффициенте упаривания получает отрицательное значение, это свидетельствует о том, что продувка не требуется, а коэффициент упаривания составит
(5.11)
Состав сбросных вод оборотных систем охлаждения определяется составом исходной воды, используемой для подпитки системы, коэффициентом упаривания воды и видом обработки воды для предотвращения накипеобразования, при котором изменяется ее солевой состав.
Для оборотных систем охлаждения, эксплуатирующихся со сбросом части воды в водоемы, применяется подкисление серной кислотой, фосфатирование с использованием полифосфатов, обработка воды оксиэтилидендифосфоновой кислотой (ОЭДФ) и сочетание этих способов.
При подкислении в воде увеличивается содержание сульфатов. В эквивалентном количестве снижается концентрация бикарбонатов за счет их разложения и удаления углекислоты. Подкисление производится до остаточной щелочности оборотной воды 2 мг-экв/дц3.
