Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Охлаждающие пруды тепловых и атомных электростанций

В качестве охлаждающих прудов используются как естественные, так и искусственные водоемы. В первом случае вода охлаждается в естественном пруде или озере, а иногда и в системе озер, соединенных между собой. Во втором случае для охлаждения служит специально сооруженный искусственный бассейн или пруд, образованный путем: перегораживания платиной русла реки, дебит которой недостаточен для осуществления прямоточного водоснабжения.

Когда для отвода большого количества тепла используется несколько близлежащих естественных озер или в дополнение к существующему озеру строится одно или несколько искусственных, отдельные озера соединяются между собой при помощи каналов и водосливов таким образом, чтобы вода проходила через них последовательно. Это обеспечивает обычно лучшее использование поверхности воды.

Искусственные бассейны применяются для отвода сравнительно небольших количеств тепла, примерно до 200 000 ккал/час, что требует зеркала воды площадью до 800—1 000 м2. Такие бассейны должны иметь одежду для обеспечения устойчивости и водонепроницаемости стенок и дна. Они выполняются в виде круглых или прямоугольных открытых железобетонных резервуаров, расположенных в выемке. Сейчас искусственные бассейны редко применяются для охлаждения воды вследствие их высокой стоимости и больших размеров площади, необходимой для их размещения.

Рефтинская ГРЭС

Шире распространены крупные искусственные пруды-водохранилища на реках, совмещающие большей частью функции охладителя и регулятора стока реки. Пруд должен обеспечить в этом случае запас воды, необходимый для нормальной работы системы водоснабжения, но в то же время срабатывание запаса воды не должно приводить к недопустимому уменьшению поверхности охлаждения в маловодный период. Это требует выбора отметок пруда на основе детальных водохозяйственных расчетов. Если естественный приток оказывается в некоторые периоды недостаточным для восполнения убыли воды в пруду, а возможность срабатывания имеющегося запаса воды ограничена условиями охлаждения, иногда сооружают еще выше охлаждающего пруда дополнительное водохранилище специально для регулирования стока реки. Более редко применяется для пополнения пруда подкачка в него воды из другой расположенной поблизости реки.

Если вы руководите промышленным пищевым предприятием и вам нужны шланги силиконовые пищевые, то вы их может приобрести по ссылке. Пищевые силиконовые шланги используются для транспортировки жидких и густых пищевых продуктов.

Среднюю глубину пруда выбирают, по возможности, не менее 1,5—2 м и не более 3 м. При слишком малой глубине пруд сильнее подвержен зарастанию и емкость его недостаточна для желательного обычно выравнивания суточных колебаний температур воды, а при большой глубине удорожаются гидротехнические сооружения и уменьшается активная поверхность из-за сужения транзитной струи. Имеющиеся наблюдения показывают, что циркуляционный Поток не распространяется обычно глубже 3 м, вследствие чего нецелесообразно без особой необходимости превосходить эту глубину.

Вследствие указанного ограничения глубины воды для образования искусственных прудов-водохранилищ на реках применяются относительно невысокие плотины (иногда до 14—15 м). Длина плотины зависит от местных условий и достигает 1—2 км. Плотина должна иметь водоспуск, обеспечивающий пропуск максимальных расходов воды в реке.

Форма пруда-водохранилища в плане и изменение объема и поверхности воды в нем при колебаниях ее горизонта зависят от рельефа местности. Последним определяется в значительной мере и выбираемая схема циркуляции воды.

Более высокий коэффициент использования поверхности воды достигается при вытянутой, постепенно расширяющейся в направлении течения форме пруда и сбросе теплой воды в верхнюю, узкую его часть. Если сток реки, питающей пруд, значителен и избыток воды сбрасывается через плотину в нижний бьеф, осуществление циркуляции по такой схеме обеспечивает более низкую температуру воды также и за счет частичного использования прямоточного охлаждения.

Условия для охлаждения воды более благоприятны, когда узкий и длинный пруд оказывается расположенным таким образом, что господствующий летом ветер направлен нормально к направлению течения воды, благодаря чему путь воздуха над водой невелик. Расположение пруда полностью определяется, однако, местными условиями и не может быть произвольно выбрано при проектировании, как это можно, например, делать для искусственных бассейнов.

Местные условия часто вынуждают также осуществлять сброс теплой воды в нижнюю часть пруда, а водозабор осуществлять из верхней его части.

Обеспечение эффективного использования зеркала пруда для целей охлаждения воды является одной из основных задач при его проектировании. Исследования, проведенные в свое время сектором прудового хозяйства Северо-западного отделения Теплоэлектропроекта (инж. А. А. Петров, Н. М. Вернадский и др.), позволили разработать, ряд мероприятий, улучшающих работу охлаждающих прудов.

При неблагоприятной форме пруда увеличение его активной поверхности достигается в основном двумя способами:

  • увеличением общей площади пруда, расположенной между водосбросом и водозабором;
  • улучшением использования зеркала пруда за счет увеличения длины и ширины транзитной струи.

Для увеличения общей площади зеркала пруда точки сброса и забора воды располагаются на возможно большем расстоянии друг от друга, а в случае необходимости принимается более высокая отметка воды в пруду. Кроме того, для улучшения использования зеркала пруда применяются так называемые «струераспределительные» и «струенаправляющие» сооружения.

Струераспределительные сооружения служат для увеличения ширины транзитной струи. Они представляют собой водосливы или стенки со щелью, расположенной ниже горизонта воды. Более простым и дешевым решением является установка струераспределительной стенки непосредственно в конце расширяющейся части открытого сбросного канала. Струераспределительные стенки-переборки, пересекающие пруд от одного берега к другому, требуют принятия мер для пропуска паводка, предотвращения ледовых затруднений и выполнения ряда других требований водного хозяйства, что влечет за собой усложнение и удорожание их конструкции.

Если возможны большие и быстро нарастающие паводочные расходы воды, устройство стенок, расположенных поперек пруда, не рекомендуется, так как при обычных конструкциях они не могут быть быстро разобраны для своевременного предохранения их от разрушения в периоды паводков.

Ширина щели в струераспределительной стенке определяется из условия, чтобы разность горизонтов верхнего и нижнего бьефов не превосходила 5—10 см.

Увеличение ширины транзитной струи достигается иногда и другими способами, например путем устройства над поверхностью воды в пруду деревянного лотка, являющегося продолжением сбросного канала и пересекающего пруд от одного берега до другого. Выпуск поступающей воды из лотка в пруд производится через расположенные на равных расстояниях по его длине отверстия в обоих бортах, что обеспечивает как гашение энергии потока, так и равномерное распределение воды по всей ширине пруда.

Во избежание сужения потока при подходе к плотине с узким проемом для воды, сбрасываемой в нижний бьеф, устраивают или несколько проемов по длине плотины, или в теле последней укладывают равномерно распределенные по ее длине трубы.

Струенаправляющие сооружения предназначены для увеличения длины транзитной струи. Они выполняются в зависимости от местных условий в виде дамб или стенок, расположенных между водосбросом и водозабором таким образом, что удлиняется путь воды в пруду, благодаря чему увеличивается и активная площадь зеркала пруда. Дамбы могут строиться из земляных или песчаных грунтов (иногда шлаков) или каменной наброски. Дамбы из каменной наброски обычно дороги и применяются редко, преимущественно в случаях уже наполненных прудов, когда земляные дамбы не могут быть осуществлены, или при наличии достаточного количества местного дешевого камня.

Ширина дамбы по гребню выбирается, исходя из условия производства работ и эксплуатации, в пределах 2—4 м, откосы принимаются в зависимости от угла естественного откоса тела дамбы под водой от 1 :2 до 1 : 3 (для камня 1 : 1). В пределах колебаний горизонтов воды в пруду откосы земляной дамбы крепятся каменной отмосткой. Принимаемое превышение гребня дамбы над максимальным горизонтом воды зависит от наибольшей протяженности пруда (в направлении, перпендикулярном оси дамбы), определяющей возможную высоту волны. Так как струенаправляющие дамбы являются безнапорными, они не требуют обычно подготовки основания под них.

Деревянные струенаправляющие стенки выполняются в виде однорядного шпунта при глубине пруда до 1—1,5 м или в виде двух рядов шпунта с засыпкой между ними грунта, шлака, торфа или другого материала при глубине пруда до 3—3,5 м. На глубоких участках или при скалистом дне, не допускающем забивки свай, применяются деревянные струенаправляющие стенки, установленные на затопленном гребне дамб.

Правильный выбор расположения струенаправляющих сооружений является довольно сложной задачей, тем более, что в каждом отдельном случае ее приходится решать для новых условий. При ошибочном же размещении дамб или стенок они могут оказаться в лучшем случае неэффективными, а в худшем — даже уменьшить активную поверхность пруда. Учитывая довольно высокую стоимость этих сооружений, а в особенности сложность и дороговизну всяких переделок при уже заполненном пруде, обычно рекомендуется производить предварительную проверку намечаемого их расположения путем построения плана течений или опытов на модели. Второй путь является значительно более надежным, и моделирование надо считать необходимым при проектировании большей части крупных прудов.

Наряду с удовлетворением основного требования — создания достаточной активной поверхности воды — пруд должен удовлетворять и ряду других требований, связанных с обеспечением длительной надежной и бесперебойной работы системы циркуляционного водоснабжения.

Прежде всего уже при проектировании и сооружении пруда должны быть предусмотрены меры по борьбе с его заилением и зарастанием. Эти меры заключаются в создании препятствий для попадания в пруд наносов и для развития в нем планктонной и высшей водной ~ растительности.

Основными мероприятиями этого рода являются:

  1. тщательная подготовка будущей чаши пруда путем очистки ее от растительности, предметов и строений, гниение которых может создавать благоприятную питательную среду для фитопланктона и болотно-водной растительности;
  2. укрепление путем мощения, одерновки или засадки быстро растущим кустарником берегов, могущих в дальнейшем подвергаться размыву;
  3. устройство в случае необходимости отстойников, препятствующих попаданию в пруд водной растительности, торфа и других наносов из впадающих в него рек или ручьев; сооружение фильтрующих дамб в устьях оврагов или других специальных сооружений, препятствующих выносу в пруд взвешенных частиц; осветление воды, сбрасываемой из системы гидрозолоудаления, а также очистка от золы дымовых газов, если возможно значительное отложение летучей золы в пруду;
  4. обеспечение глубины береговой полосы пруда не менее 1 м путем углубления дна, засыпки или обвалования мелководий;
  5. устройство донного водоспуска для сброса из пруда нижних слоев воды, имеющих повышенное содержание органических примесей, являющихся питательными веществами для растительности;
  6. создание полосы отчуждения вдоль берегов, по которой должно быть запрещено вспахивание земли; запрещение сброса в пруд фекально-хозяйственных и других сточных вод, содержащих органические примеси, и т. п.

Нужно предусматривать, по возможности, такое расположение поверхностного водосброса плотины, которое позволяло бы сбрасывать в нижний бьеф воду с массой сильно концентрированного в результате нагонного действия ветра планктона и плавающего мусора.

Расположение водозаборного сооружения выбирается с учетом распределения температур воды по глубине пруда. В летнее время верхние слои воды могут иметь более высокую температуру благодаря действию солнечной радиации. Но при умеренных глубинах, в пределах примерно до 3 м, разница в температурах по глубине обычно невелика, так как ветер перемешивает воду в пруду. При более значительных глубинах, встречающихся, главным образом, в случаях использования естественных озер, вода в нижних, придонных слоях может быть заметно холоднее. Если это связано с наличием достаточно мощных донных источников (ключей), питающих озеро, то может быть целесообразным осуществление водозабора на большей глубине.

Забор воды из глубинных слоев, где количество планктона менее значительно, позволяет также уменьшить трудности, вызываемые цветением пруда. Нужно, однако, учитывать высокую стоимость глубинных водозаборов и возможность повышенного солесодержания в нижних придонных слоях воды.

Водоприемник следует располагать в месте, не подверженном скоплению нагонного планктона (водорослей) и мусора. Он снабжается обычно очистными сетками с размером ячеек от 4 X 4 мм до 10 X 10 мм в зависимости от степени загрязненности воды. При наличии в пруду слабоукрепляющихся видов водорослей рекомендуется применение вращающихся сеток. Для предохранения сеток от забивания их в зимнее время донным льдом или шугой к водоприемнику подводится по перепускному каналу часть теплой циркуляционной воды.

Сооружение перепускного отводящего канала, позволяющего сбрасывать часть или всю нагретую воду в пруд по укороченному пути, может быть необходимым для обеспечения бесперебойной работы системы водоснабжения не только в зимнее время, но и в периоды паводков, когда повышение уровня воды в пруду приводит к созданию подпора в главном отводящем канале. Иногда предусматривается также возможность при максимальных уровнях воды в пруду сбрасывать нагретую воду в нижний бьеф.

Устройство нового пруда на реке требует заблаговременного проведения довольно большого комплекса изысканий и исследований, а также своевременной подготовки чаши будущего пруда. Все эти работы, включая и сооружение плотины, должны быть завершены задолго до вступления в эксплуатацию промышленного предприятия, поскольку заполнение пруда может потребовать нескольких лет.

Читайте также:

Updated: 04.02.2015 — 13:48
Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.