Диссертация (Разработка методов совершенствования систем оборотного водоснабжения с башенными градирнями электростанций для увеличения выработки электроэнергии), страница 3

м3/год /57/.В настоящее время примерно 40% из общего числа градиренбашенного типа, находящихся в эксплуатации на ТЭС, близки к исчерпаниюсвоего ресурса. Снижение проектных показателей надежности градирен ивсей системы оборотного водоснабжения является одной из причинухудшения технико-экономических показателей электростанций.15Основным требованием к СОВС является обеспечение необходимогорасхода охлаждённой воды, подаваемой в конденсаторы энергоблоков.Недостаточная степень охлаждения или недостаточная подача оборотнойводы приводит к ограничениям подачи пара в конденсаторы турбин и,соответственно, к ограничениям мощности энергоблоков и снижению ихК.П.Д., эти ограничения составляют не менее 500 МВт в год и имеюттенденцию к росту/27,57 /.Обзорлитературныхисточниковпоказывает,чтопроблемасовершенствования СОВС весьма актуальна/55,57,61/.Большойинтереспредставляютразработки,связанныессовершенствованием методик расчета оборотных систем и оптимизациейрежимов их работы.

Так в работе Калатузова В.А. /57/ разработанаусовершенствованная характеристика градирен с учетом ее конструктивных,а так же метеорологических факторов эксплуатации конкретной градирни. Вработе Колесникова С.В. /62/ разработаны математическая и компьютернаямодель оборотной системы с использованием математического аппарататеорииграфовизаконовКирхгофа,позволяющаярассчитыватьмноговариантные режимы работы СОВС при различном составеихоборудования.

Разработаны принципы построения режимных карт работыТЭЦ в зависимости от метеоусловий.Следует отметить исследования, связанные с совершенствованиемотдельных элементов или разработкой новых типов градиренс цельюулучшения тепломассообменных процессов. В работе Дмитриевой О.С./50/показана разработка аппаратов на основе вихревой камеры для охлажденияоборотной воды. В работе Ведьгаевой И.А./21/ показан анализ данныхработы промышленных градирен с разными типами контактных устройств насадок. Установлено, что при равных технологических и метеорологическихусловияхтипирасположениеконтактныхустройстввлияетнаэффективность работы градирни. В работе Давлетшина Ф.М./49/ решаетсякомплексзадачповышенияихэффективностипутемсозданияи16экспериментальнойпроверкиновыхконструкцийоросителейиводоуловителей, оптимизации водораспределительной системы с учетомраспределения воздушных потоков в градирне, совершенствования иэкспериментальной отработки конструкций водоразбрызгивающих сопел.Однако применение вышеуказанных и им подомных решенийвозможно только на стадии проектирования новых оборотных систем иградирен либоони требуют значительного переоборудования ужесуществующих и остановки работы градирен для их реализации.Анализ литературных источников показывает, что решение проблемыповышения эффективности функционирования СОВС возможно только прикомплексномрассмотрениивсехэлементыоборотнойсистемы,икомплексном анализе особенностей их эксплуатации/61/.Рассмотрим СОВС на примере оборотной системы энергоблока №1ТЭЦ-23 ОАО “Мосэнерго”, принципиальная схема которой являетсянаиболее распространенной для электростанций РФ/14/ и приведена на рис.1.1.Рис.

1.1. Принципиальная схема СОВС (1 – конденсатор; 2 – градирнябашенного типа; 3 – группа циркуляционных насосов; 4 – водоводы)17Электрическая мощность данного энергоблока составляет 110 МВт,тепловая – 175 Гкал/ч. Охлаждение в СОВС осуществляется градирней,площадьюорошенияМаксимальнаятепловая1520м2,нагрузкапроизводительностьюсоставляет15310500Гкал/ч.м3/ч.Градирнягиперболическая, башенного типа (2) в форме усеченного конуса,противоточная, принята в эксплуатацию в 1966 году. Оболочка башнивыполнена из монолитного железобетона маркировки БГТ-300, В-8,армированныесетками,каркасами,стержнями.Толщинаоболочки:минимальная – 140 мм, максимальная – 240 мм.

Гидроизоляция внутреннейповерхности – флюатирование и покрытие красками на основе эпоксидныхсмол.Напорный водовод (4) имеет длину 90 м и диаметр 1400х10 мм.Расчетный расход 6,5 м3/с и скорость теплоносителя 4,3 м/с.Установлен циркуляционный насос (3) типа24НДН.Техническиехарактеристики насоса представлены в Таблице 1.1.Таблица 1.1.Технические характеристики насосаМарка24НДНТип эл.двигателяА3-13-52-8АМощность,кВт50024НДНРасход,м3/ч5000Напор,м26181.2 Проблемы эксплуатации напорных водоводов.Основной проблемой при эксплуатации напорных водоводов являетсяпостоянный рост гидравлического сопротивления /29,87,96/, на величинукоторого влияют скорость движения теплоносителя, длина и диаметрпроходного сечения трубопровода, состояние внутритрубной поверхности ихимические свойства перекачиваемой воды.Если считать физические свойства жидкости и длину трубопроводапрактически неизменными, то на гидравлическое сопротивление в большейстепени влияют характеристики внутренней поверхности трубопровода,включая диаметр проходного сечения, который влияет на скорость движениярабочей среды.Коррозия внутренней поверхности трубопроводов, вызванная многимипричинами, приводит к изменению рельефа внутренней поверхноститрубопровода, к увеличению шероховатостии к увеличению скоростинакопления отложений.

Образование слоя отложений на поверхности ведет кухудшению её гидродинамических свойств за счет сужения проходногосечения трубопровода, и за счет увеличения шероховатости поверхности.Потери на трение вычисляются по формуле Дарси/68,76 /:L   V 2APтр  тр  5d 2 gd(1.1)Т.е. потери на трение обратно пропорциональны пятой степенидиаметра проходного сечения трубы.Все перечисленные факторы являются причинами резкого увеличениягидравлического сопротивления и, как следствие, перерасхода электрическойэнергии на привод циркуляционных насосов /37,39,42,/.В диссертационной работе Рыженкова А.В./91 / показано, что в процессеэксплуатацииотечественныхсистемтеплоснабжениягидравлическоесопротивление многократно возрастает вследствие протекания коррозионныхпроцессов и накопления отложений на внутренних поверхностях трубопроводов19систем теплоснабжения.

Сужение проходных сечений трубопроводов приводитк необходимости постоянно повышать давление перекачиваемой среды дляобеспечения расчетного расхода теплоносителя. В свою очередь повышениемагистрального давления приводит к снижению надежности и эффективностиработы трубопроводных сетей систем теплоснабжения как за счет увеличенияколичества аварий, связанных с разрывом трубопроводов и образованиемсвищей, так и за счет эксплуатации оборудования перекачивающих станций не вноминальном режиме, приводящей к увеличению скорости износа насосныхагрегатов и снижению их К.П.Д.Анализ отечественных и зарубежных публикаций показывает, чтоприменительно к системам теплоснабжения для существенного снижениягидравлического сопротивления трубопроводов в практическом плане могутрассматриваться три группы способов:- способы, основанные на вводе в поток теплоносителя полимерныхмолекул (эффект Томса)/116/;- способы, основанные на изменении параметров пограничного слоя притечениитеплоносителявтрубопроводах/22/;- способы, основанные на создании макрорельефа на внутритрубныхповерхностях трубопроводов/20/.Эффект Томса заключается в существенном снижении гидравлическогосопротивлениятрубопроводаприкондиционированиитеплоносителянебольшими концентрациями полимерных молекул.

К настоящему временипроведено достаточно много исследований с целью определения влияния нагидравлическое сопротивление трубопроводов систем теплоснабжения молекулполимера в потоке, их молекулярной массы, химического строения, а такжеряда других параметров. При этом отмечено значительное снижениесопротивления трения, уменьшение интенсивности массопереноса, уменьшениетурбулентнойдиффузиимолекултеплоносителяиснижениюуровнятурбулентных флуктуаций давления. Однако, на сегодняшний день полногопонимания механизма процесса воздействия полимерныхприсадокнаизменение гидравлического сопротивления по-прежнему нет. Сложность20явления и недостаточная изученность обусловили появление более 30 гипотез,объясняющихэффектТомса.Несмотря на высокую эффективность полимерных присадок, их применениедля снижения гидравлического сопротивления в системах теплоснабженияоказалось нецелесообразным в связи с механической деструкцией молекулполимеров.Механическаядеструкциякасательныхнапряженийприповерхностямирабочихколеструбопроводовиобусловленавзаимодействиинасосов,возникновениеммолекулполимеровшероховатостьюсповерхностейзапорно-регулирующейарматуры.Способы управления пограничным слоем с использованием вдувания иотсасывания жидкости на сегодняшний день вышли на принципиально новыйтехнический уровень за счет использования микропроцессорной техники.

Вчастности, это способы, основанные на использовании силы Лоренца и способы,при реализации которых для снижения гидравлического сопротивления стенкамтрубопроводовИзвестенилитакжеканаловспособсообщаютсяснижениявысокочастотныегидравлическогоколебания.сопротивлениятрубопроводов при создании на их внутренних поверхностях регулярногомакрорельефа с профилем различной геометрической формы, к таким способамотноситсянавивкаиоблунениеповерхности.Несмотря на высокую эффективность существующих способов снижениягидравлического сопротивления трубопроводов на основе использованияэффекта Томса, управления пограничным слоем и создания макрорельефа, ихприменение в системах теплоснабжения оказалось проблематичным вследствиетехническойневозможностинеэкономичностиивысокихихреализациитребованийквбольшихкачествумасштабах,теплоносителя.Вышеизложенное обуславливает необходимость разработки новых подходовк решению проблемы снижения гидравлического сопротивления трубопроводовсистем теплоснабжения.

Анализ научно-технических изданий и публикацийпоказывает, что одним из перспективных решений в этом направлении являетсягидрофобизация внутренних поверхностей трубопроводов.211.3 Основные вопросы эксплуатация циркуляционных насосовСОВС.Насосное оборудование является одним из самых значительныхпотребителей электрической энергии.