Лекція №9 Енергетика
Норми використання та критерії якості води в енергетиці.
Використання водних ресурсів на ТЕС.
Використання водних ресурсів на АЕС.
Історія та перспективи розвитку АЕС.
Використання водних ресурсів на ГЕС.
Енергетика як галузь промисловості є найбільшим користувачем води (60 % всієї води, що забирає промисловість) і має деякі специфічні особливості водокористування, тому при характеристиці водокористувачів вона розглядається окремо.
Виробництво електроенергії з використанням водних ресурсів здійснюється на теплових, атомних і гідравлічних станціях. Із загальної кількості електроенергії, яка виробляється в Україні, на частку теплових станцій, за показниками 1998 р., припадає 47,3 %, атомних — 43,5, гідроелектростанцій — 9,2 %. При цьому слід зазначити, що дешо вищий відсоток від загального виробництва електроенергії у 1998 р. гідроелектростанціями певною мірою був зумовлений високою водністю річок.
Для роботи теплових і атомних станцій необхідна велика кількість води. В основному вона витрачається на виробництво пари в котлах і конденсацію відпрацьованої пари, на охолодження масла, газу, повітря, підшипників, для гідравлічного видалення попелу, шлаку, шламу тощо.
Вимоги до якості води на теплових електростанціях визначаються видом її використання. Для конденсації пари, наприклад, достатньо природних вод, очищених від крупних завислих наносів, із твердістю, що не перевищує 4 мг-екв/л; для технологічних процесів потрібна м'яка вода, знесолена до дуже малих концентрацій солей (для котлів високого тиску) або із невеликим вмістом солей (для парового циклу). Для інших підсобних процесів придатна вода будь-якої якості, в тому числі відпрацьована.
2. Розміри водокористування теплових електростанцій (ТЕС) залежать від системи водопостачання, виду палива, встановленого обладнання та природних умов району, в якому розташована станція, тощо. Сучасна теплова станція потужністю 1,2 млн кВт потребує для нормальної роботи в літній період 45...50 м3/с води. Причому необхідною умовою безаварійної роботи теплових станцій є постійна подача води. Тому для забезпечення водопостачання теплових станцій їх розміщують переважно на берегах річок, водосховищ або в приморських районах. Проте часто теплові електростанції доводиться розташовувати безпосередньо біля родовищ палива, інколи — в районах з обмеженими водними ресурсами (наприклад, у Донбасі), що зумовлює необхідність створення спеціальних водосховищ.
Величина забору свіжої води залежить від системи водопостачання електростанцій. Економічно вигіднішими для електростанцій є прямоточні, або ставкові, системи водопостачання, які облаштовують у районах із достатніми водними ресурсами. При обмежених водних ресурсах упроваджують оборотні системи водопостачання, витрата води при цьому зменшується в 13 разів.
Характерною рисою водокористування теплових електростанцій є невеликі необоротні втрати води. Вони складаються із природного випаровування з поверхні водосховищ, додаткового випаровування при скиданні підігрітої води, втрат в градирнях і бризкальних басейнах, при хімічній водоочистці, гідропопеловидаленні, при фільтрації в ставках-охолоджувачах. Сумарно ці втрати складають в середньому по теплоенергетиці 2,7 % від загального водокористування.
У процесі проходження крізь охолоджуючі установки станцій вода нагрівається. Температура її порівняно з початковою підвищується влітку на 7...8 °С, а взимку — на 12...14 °С. Для попередження теплового забруднення водотоків і водойм стічна вода охолоджується в спеціальних водосховищах-охолоджувачах, бризкальних басейнах або градирнях.
Тип і розмір охолоджувача встановлюється з урахуванням величини витрати води, температури її влітку і взимку, умов роботи і природних особливостей конкретної площадки. При великих витратах води для її охолодження застосовують водосховища-охолоджувачі, а при порівняно невеликих — бризкальні установки. Температура гарячої води на цих установках знижується завдяки фонтану дрібних крапель, які інколи спричинюють утворення туманів і обледеніння розташованих поблизу споруд.
У градирнях вода охолоджується або шляхом роздрібнення її на краплі при подачі зверху на спеціальні решітки, або шляхом утворення водяної плівки на вертикальних чи похилих щитах.
Основний показник роботи теплових електростанцій — коефіцієнт корисної дії, від якого залежить і необхідна кількість води (табл. 9.1).
Таблиця 9.1.
Коефіцієнти корисної дії та питоме водокористування тепловими електростанціями
Тип теплової електростанції |
Коефіцієнт корисної дії, % |
Питоме водокористування, л/кВт - год |
Державна районна електростанція |
33,0 |
127 |
Теплова |
41,5 |
101 |
Атомна |
28,7 |
200 |
Уявлення про повне і необоротне водокористування та водовідведення можна побачити на прикладі роботи державної районної електростанції (ДРЕС) потужністю 4,2 млн кВт при різних системах водопостачання (табл. 9.2.).
Таблиця 9.2.