Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ промышленного водопотребления ТЭС 9
1.1. Основные области применения технической воды и особенности водоснабжения ТЭС 9
1.2. Качественные требования к технической воде ТЭС и способы ее кондиционирования 14
1.2.1. Исходная вода 14
1.2.2. Питательная вода 15
1.2.3. Оборотная циркуляционная вода 17
1.2.4. Оборотная осветленная вода 22
1.3. Совершенствование водных балансов ТЭС в современных условиях 24
1.4. Анализ и выбор технологий кондиционирования оборотной воды 26
1.4.1. Оптимизация баланса оборотной циркуляционной воды ТЭС 27
1.4.2. Способы доочистки оборотной осветленной воды ТЭС 28
1.4.2.1. Гидроциклонирование 30
1.4.2.2. Фильтрация через зернистый слой 32
Выводы, постановка задач исследования 43
Глава 2. Разработка методов доочистки оросительной воды ТЭС 44
2.1. Исследование характеристик оросительной воды 44
2.2. Оценка эффективности доочистки осветленной воды различными способами 53
2.3. Расчет предельной грязеемкости зернистого фильтра 58
2.4. Исследование кинетики фильтрации в зернистом слое 61
Глава 3. Практическое использование результатов работы 74
3.1. Расчет режимов рационального водопотребления ТЭС 74
3.1.1. Режимы водопотребления оборотной циркуляционной воды 76
3.1.2. Режимы водопотребления оборотной осветленной воды 79
3.2. Расчет системы доочистки оросительной воды 83
3.3. Оценка технико-экономической и экологической эффективности предложенных решений 87
Заключение 94
Список литературы 97
Приложения 106-109.
- Качественные требования к технической воде ТЭС и способы ее кондиционирования
- Анализ и выбор технологий кондиционирования оборотной воды
- Оценка эффективности доочистки осветленной воды различными способами
- Режимы водопотребления оборотной циркуляционной воды
Введение к работе
Одним из важнейших природных ресурсов, потребляемых предприятиями теплоэнергетики, являются водные. Тепловые электрические станции (ТЭС) используют воду в основном технологическом цикле (производство тепла и электроэнергии), для охлаждения оборудования, очистки отходящих дымовых газов в скрубберах, а также для транспортирования образующихся при сжигании твердого топлива золошлаковых отходов в системах гидрозолоудаления (ГЗУ). Основную часть в общем объеме водооборота ТЭС составляет потребление исходной (природной) воды, ее использование в оборотном цикле охлаждения конденсата и сброс загрязненных вод, образующихся в системе ГЗУ, с последующим их повторным использованием после осветления на золоотвале. В связи с общей тенденцией экологизации производства и значительным удорожанием природных ресурсов для ТЭС оказывается наиболее целесообразным при этом минимизация потребления исходной воды и сбросов загрязненных вод из системы ГЗУ в водоемы. Следует отметить, что при многократном использовании осветленной воды в ней происходит нарастание концентрации выщелачиваемых из золошлаков кристаллизующихся соединений (в первую очередь, солей кальция и магния). То же самое происходит с оборотной циркуляционной водой охлаждающего контура при ее частичном испарении.
Таким образом, внедрение ресурсосберегающих оборотных (а, в идеале, бессточных) систем водопользования ТЭС сопряжено с необходимостью поддержания в циркуляционной и осветленной воде концентраций кристаллизующихся соединений ниже определенного предела, что обеспечивает устойчивую работу охлаждающего контура, систем ГЗУ и ТЭС в целом. Решение указанной задачи требует организации доочистки циркуляционной и осветленной воды (в частности, от высокодисперсных взвешенных частиц, являющихся центрами кристаллизации), а также расчета минимально достаточного объема продувок в зависимости от качественного состава соответствующей воды и сезона года.
Поэтому рационализация водных балансов ТЭС, обеспечивающая снижение потребления исходной воды и внедрение оборотного водопользования, является актуальной как с технологической, так и с экологической точек зрения.
Целью работы является разработка технических решений по рационализации водопотребления ТЭС, включая выбор и расчет технологии доочистки оборотной воды, а также водных балансов ТЭС с учетом вида сжигаемого топлива и сезона года.
Научная новизна. Осуществлена постановка и решение задачи по определению предельной грязеемкости зернистого фильтра. Получены выражения, связывающие величину предельной грязеемкости с основными параметрами и характеристиками зернистого фильтра и фильтруемой жидкости.
Разработана математическая модель, описывающая кинетику процесса фильтрации в зернистом слое. Численным методом с использованием конечно-разностных схем получены решения, позволяющие определить изменение во времени поля концентраций взвешенных частиц в очищаемой жидкости по длине фильтрующего слоя, а также эффективности очистки жидкости в фильтре.
Практическая ценность. Осуществлен выбор метода доочистки оросительной воды (состоящей из осветленной и циркуляционной), сделан расчет конструкции зернистого фильтра, который принят к внедрению.
Разработаны схемы рационального водопотребления для ТЭС в зависимости от вида сжигаемого топлива и сезона года. В частности, рассчитаны режимы водопотребления оборотной циркуляционной воды охлаждающего контура и оборотной осветленной воды. Использование предложенных технологических схем водопотребления на ТЭЦ-4 г. Кирова обеспечивает экономический эффект в 2,7 млн. руб. за счет снижения потребления исходной воды и уменьшения сбросов загрязненной воды с золоотвала в водоем. Автор защищает:
- результаты теоретического исследования предельной грязеемкости зернистого фильтра;
- разработанную математическую модель процесса фильтрации очищаемой жидкости в зернистом слое и результаты численного решения полученных уравнений;
- схемы доочистки оросительной воды с использованием разработанных зернистых фильтров;
- предложенные режимы рационального водопотребления ТЭС с учетом вида сжигаемого топлива и сезонов года.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений.
В первой главе сделан анализ промышленного водопотребления ТЭС, в т.ч. области применения различных видов технической воды (исходной, оборотной) и направления совершенствования водных балансов ТЭС в современных условиях. Описаны возможные технологии доочистки оборотной воды от взвешенных частиц. В результате проведенного анализа осуществлена постановка задач исследования.
Во второй главе описана разработка методов доочистки оросительной воды ТЭС, в основу которой положены результаты экспериментальных исследований дисперсного состава частиц взвесей, содержащихся в этой воде. Для выбранной технологии доочистки - фильтрации через зернистый слой -рассчитана его предельная грязеемкость, а также разработана математическая модель процесса фильтрации в зернистом слое и получены численным методом решения с учетом реальных параметров очищаемой жидкости и разработанного фильтра.
В третьей главе приведены результаты практического использования проведенных исследований: сделан расчет системы доочистки оросительной воды, осуществлена компоновка разработанных фильтров в действующую схему подачи оросительной воды; рассчитаны рациональные режимы водопотребления для ТЭС с учетом различных видов сжигаемого топлива и сезонов года; а также произведена оценка эколого-экономической эффективности предложенных решений.
В приложениях содержатся таблицы экспериментальных данных, блок-схема алгоритма расчета кинетики процесса фильтрации и акт внедрения.
Работа выполнена в Вологодском государственном техническом университете.
В руководстве работой принимал участие доктор технических наук, старший научный сотрудник Соковнин О.М.
Качественные требования к технической воде ТЭС и способы ее кондиционирования
Используемая в производственном цикле теплоэлектростанций техническая вода должна удовлетворять соответствующим требованиям в зависимости от области ее применения. От качественного состава используемой воды зависит надежность и экономичность эксплуатации оборудования ТЭС. Рассмотрим эти требования для различных видов технической воды.
Непосредственно используется для охлаждения пара в конденсаторах, системах мокрого золоулавливания и ГЗУ при прямоточных схемах их запитки. Основными требованиями к качеству охлаждающей воды являются ее исходная температура, обеспечивающая расчетный вакуум в конденсаторах турбин, отсутствие образования отложений минерального и биологического характера в трубопроводной сети. Последнее требование относится и к воде, подаваемой в системы мокрого золоулавливания и ГЗУ.
Охлаждающая вода, проходя конденсаторы турбин, нагревается на 8...10С. Для того, чтобы влияние сбрасываемой теплоты не нарушило экологического равновесия в водоеме, нормируется предельное повышение температуры воды водоема: до 5С - в зимнее время и до 3С - в летнее. Концентрация взвешенных веществ в исходной воде при использовании прямоточных схем не должна превышать 20...50 мг/л III.
Более сложную проблему при использовании прямоточных схем может представлять борьба с биологическими обрастаниями трубок конденсаторов и магистральных водоводов. Для предотвращения биологических обрастаний используются сильные окислители (в частности - газообразный хлор), которые периодически вводят в систему на всасывающей линии питающих насосов. Опытным путем установлено, что эффективной является концентрация хлора 0,1...0,3 мг/л 121. Использование больших доз ограничено при прямоточной схеме водопользования из-за возможности попадания остаточного хлора в водоем.
В целом, при непосредственном использовании природной воды на ТЭС в указанных выше целях, оказывается достаточным ее механическая очистка на сооружениях водозабора. Имеется положительный опыт использования фильтров (сетка № 004 из никеля или фосфористой бронзы с ячейками 400 мкм и двух поддерживающих сеток из латуни или нержавеющей стали с ячейками 2 мм) для очистки речной воды от маллюсков дрейсены /18/.
Поскольку она используется в основном цикле любой ТЭС, то к ней предъявляются наиболее жесткие требования. Для того, чтобы энергоблок работал длительное время без отложений в экранных трубах, пароперегревателе парового котла и проточной части турбины, концентрации отдельных составляющих примесей в питательной воде не должны превышать 5... 100 мкг/кг /191.
На современных ТЭС используют физико-химические и термический методы водоподготовки. Первые включают предварительную очистку: коагуляция коллоидных примесей сернокислым алюминием, снижение жесткости и солесодержания введением в очищаемую воду извести Са(ОН)г (т.н. умягчение воды известкованием), фильтрация через зернистую загрузку (фильтрующие материалы - кварцевый песок, дробленый антрацит, сульфоуголь, керамзит и др.); после которой в воде остаются только истинно растворенные примеси, удаляемые методом ионного обмена (Na-катионирование и Н-катионирование) либо мембранными методами (ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ).
С экологической точки зрения термический метод водоподготовки является более совершенным. Его суть заключается в дистилляции исходной воды, прошедшей предварительную очистку (коагуляция, известкование, фильтрация) в испарительных установках, и последующей ее конденсации. Конденсат испаренной воды свободен от растворимых солей. Термический способ водоподготовки по капитальным и эксплуатационным затратам дороже химического, что обусловлено затратами на испарительные установки, расходом дополнительного количества греющего пара, подаваемого из отборов турбины. Однако качество получаемой питательной воды при этом выше.
Анализ и выбор технологий кондиционирования оборотной воды
Предлагаемые технические и технологические решения для того, чтобы быть принятыми и внедренными в современное производство, должны, как минимум, отвечать следующим требованиям:
1) экономичность, что включает отсутствие значительных капитальных и эксплуатационных расходов при внедрении и использовании новых установок и технологических режимов;
2) экологичность, при которой решение одной локальной проблемы в области охраны окружающей среды не порождает (или усиливает) другую: например, снижение потребления исходной воды ТЭС не должно приводить к росту концентрированных сбросов загрязненной воды или трудноутилизируемых твердых веществ;
3) учет существующих технологических схем и процессов, т.е. непротиворечивость предлагаемого решения тому, что уже имеется и работает на ТЭС;
4) наличие на ТЭС опыта производственной эксплуатации устройств и технологий, сходных с предлагаемыми, т.е., другими словами, учет технических и технологических традиций предприятия.
Последнее условие, в принципе не являясь обязательным, играет на практике весьма важную роль т.к. облегчает внедрение новых установок и технологий, ускоряет "привыкание" к ним обслуживающего персонала и более квалифицированную эксплуатацию. Т.е. при наличии альтернативных технических решений, обладающих близкой эффективностью, предпочтение следует отдавать тому, которое более знакомо и привычно для предприятия.
Постановка вопроса о тщательной полной очистке циркуляционной воды с удалением всех содержащихся в ней примесей вряд ли возможна, учитывая ее большие расходы в системе охлаждения ТЭС. Правомернее и реальнее достижение ее стабильного состава по солесодержанию (в т.ч. накипеобразующих ионов Са2+ и Mg2+) при минимизации объема продувок, т.е. расхода добавочной воды.
В работе /44/ автор вводит новый эксплуатационный показатель режима работы оборотной системы водоснабжения - кратность продувки Кпр, которую определяет как отношение абсолютных значений потерь П от капельного уноса и продувки к потерям на испарение И
При этом показано, что этот коэффициент с технико-экономической точки зрения должен изменяться в пределах от 1 до 2. Такой режим продувки обеспечивает безнакипную работу конденсаторов на циркуляционной воде, если она забирается из природных водоемов с малой и средней жесткостью воды.
В случаях использования в циркуляционном контуре вод с большей природной жесткостью рекомендуется, в первую очередь, снижать температуру циркуляционной воды путем увеличения кратности циркуляции или совершенствования охлаждающих устройств градирни (снижение температуры существенно повышает предельную карбонатную жесткость оборотной воды). Во вторую очередь, рекомендуется использовать физические методы предотвращения или удаления отложений и только в последнюю очередь - прибегать к химической обработке добавочной воды, поскольку такая обработка может ухудшить экологию водных объектов.
С учетом данных соображений целесообразно минимизировать объем продувок циркуляционной воды на уровне, обеспечивающем стабилизацию ее солесодержания и карбонатной жесткости ниже предельно допустимого.
Осветленная вода системы ГЗУ Q0CB используется в следующих целях: - орошение мокрых золоуловителей (QM3 = 35...45% Q0CB плюс продувочная вода из циркуляционного контура Qunp); - гидротранспорт золошлаковой пульпы (Q = 25.. .30% Q0CB); - питание шлаковых ванн (QmB = 8... 12% Q0CB); - уплотнение багерных насосов (Qy6H = 2,5...8,0% Q0CB); - гидроуборка помещений (Q,y = 3,5...6,5% Q0CB), кроме того, имеют место потери Q0CB на золоотвале вследствие испарения и фильтрации (Qmo = 1,5...3,0% QocB) а также ее поступление на золоотвал с атмосферными осадками (Qoc = 0,5... 1,0% Q0CB) /11, 34,40/. С учетом изложенного укрупненная структура баланса бессточной системы ГЗУ может быть представлена следующим образом: Рцпр + Qoc + QCT =QnM3+Qn3o+ Qnny . 0-14) где QCT — количество технологических стоков (в т.ч. и потерь осветленной воды Qnr3y), сбрасываемых в систему ГЗУ; QHMS - испарение оросительной воды в мокрых золоуловителях; Qnrey - потери осветленной воды в системе ГЗУ. Входящие в уравнение (1.14) слагаемые Qoc и Qmo, QCT и Qnny имеют одинаковый порядок по величине, причем Qoc Qnso и QCT Qnny Тогда приближенно можно считать, что Qoc + Qcr = Qnso + Qnray С учетом этого, основными условиями соблюдения бессточного баланса системы ГЗУ, согласно (1.14), будет Qunp = Q„M3 . (1.14а) т.е. объем продувочной воды из циркуляционного контура должен примерно равняться объему оросительной воды, испаряемой в мокрых золоуловителях. Поскольку в мокрых золоуловителях испаряется 15...20% орошающей их воды /13/, объем продувочной воды, поступающей из циркуляционного контура, может составить 6...9% от общего расхода осветленной воды Q0CB в системе ГЗУ.
Второе необходимое условие соблюдения бессточного водного баланса ГЗУ - это доочистка осветленной воды. Так как из (1.14а) следует, что практически весь расход осветленной воды, выводимой из системы, должен испаряться, то, очевидно, в ней, так же как и в циркуляционном контуре, будет происходить увеличение солесодержания. В этом случае, исключение продувок осветленной воды возможно только за счет ее химической обработки (осаждения карбонатных соединений), например, с помощью обработки дымовыми газами, как это описано выше.
Поскольку в осветленной воде, как правило, достаточно большая концентрация твердых частиц высокодисперсных взвесей (золы, песка, глинистых частиц), которые являются центрами кристаллизации /11, 45/, то их необходимо улавливать из осветленной воды. Особенно это важно при ее использовании для орошения мокрых золоуловителей, форсунки которых наиболее подвержены засорению кристаллизующимися взвесями из-за малого сечения распылительных каналов.
Оценка эффективности доочистки осветленной воды различными способами
Исходя из анализа возможных методов доочистки осветленной воды от взвешенных частиц, сделанного в 1 главе, оценим технические параметры гидроциклонного и фильтрационного способов. Исходными данными являются параметры осветленной воды ТЭЦ-4. Общий ее расход на орошение скрубберов составляет до 900 м /час (см. рис. 2.1), т.е. по 450 м /час на каждую из двух очередей скрубберов. Предлагается установка двух параллельно работающих гидроциклонов на каждую из очередей скрубберов, что обеспечит необходимую надежность работы и резервирование системы очистки. Таким образом, нагрузка на один аппарат составит 225 м3/ч; давление воды на входе рвх = 6,0 кгс/см (давление в питающем коллекторе); давление рв на выходе из гидроциклона ориентировочно принимаем равным 4,5 кгс/см (т.е. Ар = рвх - рв = 1,5 кгс/см - потери давления в гидроциклоне); физические свойства очищаемой жидкости (ц, рж) и золовых частиц (рч, d4) определены выше.
Сравнивая полученные результаты расчета Q06 по двум формулам, принимаем в качестве расчетной среднее значение величины Qo6 = 243 м /ч, что с учетом заявленной погрешности соответствует требуемой производительности.
Таким образом, частицы золы крупнее (1ф = 11, 9 мкм окажутся в нижнем сливе (будут уловлены), а частицы мельче d,p - в верхнем (осветленном) продукте. С учетом фактического дисперсного состава взвесей в осветляемой воде (табл. П1.1) к.п.д. предлагаемого гидроциклона составит около 60%.
Альтернативным способом доочистки осветленной воды является использование зернистых фильтров, которые широко распространены на ТЭС в технологиях химической водоподготовки /3, 4, 23-25/. Как и при использовании гидроциклонов, предлагается установка двух параллельно работающих фильтров на каждую очередь золоуловителей. Диаметр фильтров - 2,00 м; материал загрузки - керамзит; общая высота фильтрующего слоя 1,8 м (поддерживающие слои - по 0,2 м фракции 20-40 мм, основной фильтрующий слой - 1,4 м фракции 5-20 мм).
Эффективность улавливания взвешенных частиц зернистым фильтром г и его грязеемкость V0 (т.е. длительность фильтроцикла до промывки) могут быть оценены только очень приближенно, т.к. в рассмотренных публикациях по этой теме имеются лишь экспериментальные данные.
В работах /64, 65/ приведены экспериментальные данные по грязеемкости гранул керамзита. Для этой загрузки ее величина составляет 13...20 кг/м3 объема фильтрующего слоя. Там же указано, что в установках водоочистки с керамзитовой загрузкой эффективность улавливания взвесей составляет 65...80%. В работе /3/ приведены эксплуатационные характеристики насыпного фильтра с антрацитовой загрузкой, используемого в технологии водоподготовки ТЭС. Его грязеемкость составляет 3...4 кг/м3.
Предельный размер взвешенных частиц, задерживаемых зернистыми фильтрами, зависит, очевидно, от размеров зерен загрузки (т.е. пропорциональных им размеров поровых каналов), скорости фильтрации. Так, в 1661 при изучении фильтрационных характеристик перлитных и диатомитных зернистых материалов экспериментально установлено, что минимальный размер задерживаемых частиц взвесей составляет 0,5...0,6 мкм (т.е. более чем на порядок меньше, чем у гидроциклонов!). К сожалению, в работе 166/ не приведены данные о размерах зерен фильтрующих материалов, что делает невозможным получение каких-либо обобщений и функциональных связей вида d4 min(d3).
В целом следует отметить, что достоинством насыпных зернистых фильтров по сравнению с гидроциклонами при очистке осветленной воды ТЭС являются малое гидравлическое сопротивление (т.е. низкие энергозатраты) и более высокий к.п.д. (особенно для мелких фракций улавливаемых золовых частиц). Недостаток фильтров - относительно большие габариты и необходимость ежедневного обслуживания (цикл промывка - регенерация). Тем не менее, с учетом всех указанных факторов, представляется более рациональным использование именно зернистых насыпных фильтров для доочистки осветленной воды ТЭС от взвешенных золовых частиц. Имеющийся на ТЭС опыт эксплуатации подобных аппаратов в технологиях водоподготовки повышает целесообразность их использования в предлагаемой области.
Теория насыпных зернистых фильтров, несмотря на их широкое применение в водоочистке, до сих пор в большей мере базируется на эмпирических зависимостях; отсутствуют расчетные методы определения важнейших характеристик фильтров: предельной грязеемкости, времени защитного действия, зависимости текущего к.п.д. очистки от параметров зернистого слоя и т.п., - основанные на использовании рассмотренной выше модели динамического равновесия процессов прилипания - отрыва взвешенных частиц в поровых каналах фильтра /49, 3/.
В рамках этой физической модели определим величину предельной грязеемкости зернистого фильтра. Взвешенная частица диаметром d4, двигаясь с потоком очищаемой воды между зернами загрузки в поровом канале размером d3KB, адсорбируется и удерживается на его поверхности под действием сил адгезии Fa. При этом происходит сужение порового пространства и, соответственно (при постоянном расходе фильтруемой жидкости), увеличение ее скорости W& движения в канале. При достижении критической толщины слоя адсорбированных частиц 8кр начинает происходить их срыв под действием сил динамического давления д потока движущейся жидкости.
Режимы водопотребления оборотной циркуляционной воды
Суть расчета заключается в следующем. Считая, что расход распыливаемой оборотной воды и ее количество в градирнях заданы и неизменны, определяем, согласно формул п. 1.2.3, максимально допустимую карбонатную жесткость оборотной воды Жк тах, величины испарения q„cn, уноса qyi„ продувки qnp (в %) и необходимый расход исходной воды Q„cx для пополнения оборотного контура в зависимости от сезонов года. Расчет Жк тах производится по формуле (1.5а), т.к. температура оборотной воды t на выходе из конденсаторов менее 40 С. Подставляя в (1.5а) исходные данные, имеем для зимнего периода Ж = 09 2,86 23,8 0,16 8,4 6 23,8 7 ; 5,07 (3.1) для летнего периода \ Ж = 09 2,86 + = 5,91 (3.2). 32,7 0,24 8,4 6 32,7 V, 7 ; В выражениях (3.1) и (3.2) введен, согласно рекомендаций /4/, 10% коэффициент запаса. Величина Яу„ для градирен ТЭС каркасно-обшивной конструкции башенного типа высотой 53 м и площадью орошения 1600 м , согласно /1, 70/, может быть принята равной 1,0%. В абсолютных цифрах величина уноса оборотной воды составит: в зимний период - QyH3 = 100 м /ч, в летний период - Qym = 300 м3/ч.
С учетом потребления химцеха на водоподготовку общий объем исходной воды QHCX, который необходимо подавать на станцию, составит в зимний период около 650 м /ч, в летний период - 1070 м /ч.
Таким образом, обеспечивается экономия исходной воды по сравнению с фактически потребляемой в зимний период - 250 м /ч (28%), в летний - 530 м3/ч (33%). Предложенный режим водопотребления оборотной системы охлаждения градирен коррелирует с оптимальными технико-экономическими параметрами их работы, рекомендованными в /44/. Предложенный в ней критерий кратности продувки Кпр в рассматриваемых режимах (зимний и летний), согласно (1.13), составит ПРЗ Риспз 96 „ QyH+Qn,», 300+69 .,_ к-=- = іь-=0 77 что соответствует рекомендуемого режиму продувки: 1 Кпр 2. 3.1.2. Режимы водопотребления осветленной воды
Поскольку качественный состав осветленной воды определяется, в первую очередь, технологическими факторами (вид сжигаемого топлива, концентрация золошлаковых частиц, наличие постоянного водоема-усреднителя, куда сбрасывается и откуда подается осветленная вода), то и амплитуда колебаний ее параметров по сезонам года является незначительной в сравнении с изменениями параметров исходной воды, забираемой из естественного водоема. Поэтому в дальнейшем в качестве характеристик состава осветленной воды принимаем средние значения параметров, полученные выше (табл. 2.1).
Расход осветленной воды на станции может быть приближенно определен из уравнения QocB=lQM3-Qnp)+Qrr + Qy6„ , (3.9) Обозначения величин аналогичны принятым в п. 1.4.2 настоящей работы. Исходя из уравнения (3.9) определим расходы осветленной воды при различных режимах работы станции. 1 а. Зимний режим, топливо - твердое. QMS =ЯМЗ-П2 =120-8 = 960 м3/ч, Qrr=qrr-n2 =105-8 = 840 м3/ч, РУбн=Чуб„ Пі =80-2 = 160 м3/ч. Подставляя полученные значения в (3.9), с учетом величины Qnp3 = 58 м /ч, имеем Q0CB= (960 -58) + 840 + 160 = 1902 м3/ч; Объем испаряющейся в мокрых золоуловителях воды в зимний период может быть принят равным 0,15 QM3 /13/, т.е. Q„M3 = 144 м3/ч. Полученная величина на 86 м3/ч больше значения Qnp3, что, согласно (1.20а), обеспечивает соблюдение дефицитного бессточного режима в системе гидрозолоудаления. Зимний режим работы, топливо - твердое : газообразное (50% : 50%).
Поскольку половина котлов (4 из 8) работают на газе, расход оросительной воды в них может быть уменьшен за счет исключения ее распыла в трубе-коагуляторе скрубберов Вентури. При этом орошение стенок футерованных каплеуловителей qM32 необходимо сохранить с целью защиты их внутреннего покрытия и охлаждения дымовых газов. В этом режиме объем распыливаемой воды составит Q»=q«i-y + q«2-n2 =40-4 + 80-8 = 800 м3/ч, Qrr =Чгг = 105-4 = 420 м3/ч, РУбн=ЧУбн-п1=2-80 = 160м3/ч. Последнее выражение требует пояснения. Хотя расход осветленной воды (QM3 + Q ) сократился в 1,5 раза (с 1800 м /ч до 1220 м /ч), вывести из работы один из двух багерных насосов нецелесообразно, т.к. в этом случае может произойти размораживание одного из 2 трубопроводов осветленной воды, проложенных в наземном исполнении.
Для решения данного вопроса предлагается на период летнего минимума отказаться от забора осветленной воды с золоотвала, а использовать для орошения скрубберов и уплотнения багерных насосов только оборотную воду из охлаждающего контура станции в объеме 400 м /ч. Наряду с увеличением потребления исходной воды (1400 м /ч против 1070 м /ч, т.е. на 23,5%) и сбросом избыточной оросительной воды в количестве 336 м /ч на золоотвал и в водоем, реализация предлагаемого решения уменьшит солесодержание осветленной воды за счет ее разбавления, а также повысит надежность работы системы орошения скрубберов за счет снижения вероятности засорения их оросительных устройств. На рис. 3.1 представлены предлагаемые схемы водопотребления ТЭС в различных режимах ее работы. Выбор наиболее рациональных вариантов осуществляется на основании их технико-экономического сравнения с учетом экологических факторов (стоимость потребления исходной воды и сбросов осветленной воды).
Во всех режимах водопотребления ТЭС предполагается доочистка воды, подаваемой на орошение, с помощью зернистых фильтров. Как уже говорилось выше (п. 2.2), фильтры устанавливаются путем врезки в коллекторы оросительной воды I и II очередей системы мокрого золоулавливания. Схема разработанных фильтров и их привязка в действующую систему подачи оросительной воды даны на рис. 3.2, 3.3.
В период зимнего максимума расход оросительной воды, подаваемой на очистку в фильтры, составит 960 м /ч (при сжигании твердого топлива) и 800 м3/ч (при сжигании твердого и газообразного топлив). При этом скорость фильтрации W0 составит от 0,018 м/с до 0,021 м/с. Для данного режима при принятых характеристиках загрузки зернистого слоя и очищаемой жидкости время работы фильтра с расчетной эффективностью 60-80% и выше составит около 3 часов (см. рис. 2.8.), после чего требуется промывка фильтрующей загрузки. С точки зрения эксплуатации столь частые промывки нецелесообразны, поэтому предложено в период зимнего максимума пропускать через фильтры только ту часть оросительной воды, которая подается на распыл в форсунки труб-коагуляторов (поз. 2,3 рис. 3.3). Именно здесь наиболее нежелательно присутствие взвесей, т.к. именно форсуночные каналы, в первую очередь, подвержены забиванию склонными к цементации золовыми частицами, содержащимися в очищаемой воде.
Соответственно, режим фильтрации и промывок фильтров будет аналогичен указанному выше. Следует отметить, что вода из оборотного контура градирен, как правило, содержит меньше взвесей, чем осветленная вода с золоотвала (ср. табл. 2.1 и 2.2). Таким образом, время работы фильтров с требуемой эффективностью может увеличиваться ориентировочно до 20 часов, т.е. около суток.
