Охлаждение конденсаторов турбин.

Основной потребитель охлажденной воды (до 90%)-конденсатор. АЭС располагается вблизи крупного естественного источника с забором из него холодной воды и со сбросом нагретой. При этом охлажденная вода проходит теплообменное устройства АЭС однократно (без циркуляции). Такую систему называют проточной или прямоточной. Она применяется в тех случаях, когда источником служит озеро, река, море (количество воды в 2-3 раза превышает необходимое для охлаждения).

Если это условие не выполняется, то необходимо оборотное водоснабжение, при котором охлажденная вода проходит т/обм. устройства АЭС многократно. Возможна также смешанная система технического водоснабжения (прямоточная + оборотная)

В оборотных системах используются естественные или искусственные пруды, брызгальные бассейны и градирни.

Расход воды на охлаждение конденсатора зависит от выбранного значения кратности охлаждения «m». Его значение зависит от конструкции конденсатора и организации движения воды в нем (одноходовые, двухходовые).

От скорости охлажденной воды в трубках конденсатора зависят коэффициенты теплопередачи α и потребная поверхность теплообмена в нем.

С увеличением скоростей повышается сопротивление конденсатора по воде, а поэтому расход электроэнергии на перекачку. Это существенно ограничивает применяемые скорости. Обычно скорость воды ~2м/с, а для морских вод ~1,5м/с.

Поддержание одних и тех же скоростей воды заставляет при одноходовых конденсаторах пропускать через них большие расходы воды, чем в двухходовом, так как число труб остается постоянным. Кратности охлаждения «m» для одноходовых конденсаторов получаются наибольшими. Одноходовые конденсаторы используют только при прямоточных системах водоснабжения. Расчеты показывают, что наилучшие показатели имеют двухходовые конденсаторы.

Глубокая очистка охлажденной воды экономически нецелесообразна ввиду ее больших расходов. Поэтому в трубках конденсатора возможны наносные отложения и карбонатное накипеобразование. Для борьбы с наносимыми отложениями применяют механическую очистку перед циркуляционными насосами, дополняемую очисткой конденсаторных труб резиновыми шариками, которые гоняют внутри трубок насосами. В отводящем водоводе около конденсатора устанавливают шарикоулавливающую сетку. Из нее шарики с небольшим количеством воды отсасываются водо-водяным эжектором и сбрасываются в подводящий водовод.

При работающей турбине шарики циркулируют непрерывно. Такую очистку трубок обычно дополняют систематической, а иногда и непрерывной химической очисткой для борьбы с биологическим зарастанием охлаждающую воду хлорируют.

Расход охлаждающей воды на конденсаторы турбин при прямоточной системе технического водоснабжения:

W_{ох.конд.}=n·m·D_к+W_ох.г.

где n - число конденсаторов

m - кратность охлаждения

D_к – расход пара в конденсаторе, который определяют для максимальной мощности турбины и наименьшего вакуума (летний период)

W_ох.г. – расход воды на охлаждение масло и газоохладителей всех турбогенераторов

Оборотные системы технического водоснабжения работают по принципу испарительного охлаждения, то есть отвод теплоты в воздух происходит за счет парообразования части охлажденной воды с выбросом в атмосферу образовавшегося пара. Кроме того оборотные системы имеют потери воды, уносимой с паром и продувку.

На подпитку оборотной системы технического водоснабжения необходим расход воды:

W_{ох.подп.}=n·W_ох.исп.+W_{ох.прод.}+W_ох.ун.

где W_ох.исп. – количество испаренной влаги в охладителе оборотной системы в расчете на 1 контур

W_{ох.прод.} – расход воды на продувку оборотной системы

W_ох.ун. – унос влаги

Определим W_ох.исп. При конденсации пара в конденсатор необходимо отвести теплоту определяемую как n·D_к·x·r (x – степень сухости пара, r – теплота конденсации). Это количество теплоты передается охлажденной воде. Тепловой баланс для «n» конденсаторов составляет

n·D_к·x_к·r_к=n·m·D_к(h_ох2-h_ох1) (h_ох2 и h_ох1 ) энтальпии охлажденной воды

Так как охлаждение цирк.воды оборотной системы происходит за счет испарения части воды, то тепловой баланс охладительной установки составляет

n·m·D_к(h_ох2-h_ох1)=n·W_ох.исп.·x_ох·r_ох

x_ох – степень сухости пара, образуемого в охладителе

r_ох – теплота парообразования для условий охладителя

В интервале давлений 0,003÷0,1МПа, теплота парообразования практически постоянна, x_к=0,93÷0,83; x_ох~1, поэтому x_к·r_к≈ x_ох·r_ох. Тогда W_ох.исп.≈ D_к

То есть количество воды, теряемое оборотной системой на испарение примерно равно расходу пара в конденсаторы турбин, то есть оно довольно значительно, хотя существенно (в «m» раз) меньше чем расход цирк.воды.

Так для АЭС N=1000МВт (эл.) расход воды на испарение в охладителе оборотной системы ~3000т/ч при общем расходе цирк.воды ~200000т/ч.

Значение (W_{ох.прод.}+W_ох.ун.)~5% от n*W_ох.исп.

Суммарный расход технической воды на АЭС определяют, увеличивая на 10% расход воды на конденсаторы турбин.