Комплексная система водоснабжения тепловой электростанции Советский патент 1984 года по МПК E03B7/04 

Изобретение относится к системам технического водоснабжения и предназначено для использования в составе энергетического комплекса с тепловой электростанцией, имеющей оборотное водоснабжение с водохрнилищем-охладителем .

В последние годы получает распространение создание энергокомплексов, технологически объединяющих ТЭС АЭС, ГЭС и ГАЭС и совместно использующих водохранилища комплексного назначения. :Комплексное использование водохранилищ для различных целей в составе энергокомплекса позволяет получить существенную экономию земельных и водных ресурсов за счет их рационального исЛользования путем организации промышленного рыборазведения и ирригации на базе сбросных тепловых вод ТЭС и АЭС В условиях повсеместного дефицита водньк ресурсов становится актуально задача комплексного использования бодохранилищ как для тепловой энергетики, такИ для получения товарной продукции путем промышпенного рыборазведения и ирригации на базе утилизации тепла сбросных вод тепловых электростанций. Однако многоцелевое использование водохранилищ комплексного назначения, объединенных в энергокомплексе, влечет за собой ухудшение качества воды в них за счет поступления в водные объекты различных примесных веществ, содержащихся в продувочных водах тепловой электростанции, возвратных водах орошения, а также за счет интенсивного ведения рыбного хозяйства.В балансе водо- г потребления и водоотведения присутствует с одной стороны сброс отработанной воды и излишков тепла, с другой - потребление свежей воды заданн температурных параметров. При этом коэффициент полезного действия современных тепловых электростанций не превьшает 35%, следовательно 65% энергии сгоревшего топлива идет на вынужденный подогрев окружающей среды и становится источником негативного фактора - теплового загрязнения, которое к настоящему времени приобретает все большее значение.

Известны оборотные системы технического водоснабжения, содержащие охладители различных типов, линии отбора охлажденной воды, насосное

оборудование и трубопроводы продувочной воды1Г1 Ц.

Недостатком лтих систем является постепенное концентрированние солей в циркуляционной воде за счет частичного испарения и перенасыщения по накипеобразующим солям во всем объеме воды, что требует проводить стабилизационную обработку всей циркуляционной воды или периодическую продувку.

Известна система водоснабжения тепловой электростанции включающая пруд-охладитель, циркуляционный насос, водозаборное и водосбросное сооружение, обеспечивающая достаточный температурный режим охлаждающей .

Однако данная система имеет низкую экономичность вследствие постепенного повышения уровня минерализации воды в пруде-охладителе и, как следствие, уменьшение КПД элек1ростанции, к тому же нерационально теряется тепло, отводимое с охлаждающей водой.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является система водоснабжния тепловой электростанции, содержащая объединенные в контур охлаждения водохранилище-охладитель, водозаборное сооружение, насосную станцию, напорные трбопроводы, теплообменник, отводящий канал нагретой воды и водооделитель, к которому подсоединены канал продувки и канал сброса теплых вод в водохранилище-охладительСЗ.

Наличие специального канала продувки и водоотделителя позволяет регулировать и снижать содержание солей в водохранилище-охладителе благодаря отводу части нагретой, насыщенной минеральными солями воды за пределы водохранилища.

К недостаткам этой системы следует отнести загрязнение вышеуказанными солями источника свежей воды. Кроме того, использование водохранилища-охладителя известной системы водоснабжения для рыбоводства приводит к выпадению на дно остатков корма рыб и поступлению в воду метаболитов, что приводит к загрязнению водоема, а сельскохозяйственное производство на территории, прилегающей к водохранилищу-охладителю, приводит к смыву с полей в него минеральных примесей, что также приводит к неудовлетворительному качеству воды, поступающей на теплообменники. Известная система водоснабжения не обеспечивает бессточной схемы водопотребления и водоотведения и не явл ется замкнутой, так как не решена за дача защиты водохранилища-охладителя от отходов рыбоводства, не решена задача защиты источника свежей воды от загрязнения продувочными водами и защиты прилегающей к водохранилищу-охладителя территории от засоления, что в конечном итоге при водит к повышенной минерализации водохранилища-охладителя, Эта систе ма не может быть использована по пр му назначению утилизации тепла сбро ных тепловых вод, так ней не решена задача подсоединения потребителей тепла и,таким образом, известная система неэффективна. Цель изобретения - повышение эко номичности системы путем утилизации тепла сбросных тепловых вод и обеспечения замкнутого водоснабжения. Указанная цель достигается тем, что комплексная система водоснабжения тепловой электростанции, содержащая объединенные в контур охла дения водохранилище-охладитель, вод заборное сооружение, насосную станцию, напорные трубопроводы, теплооб менник, отводящий канал нагретой во ды и водоотделитель, к которому присоединены канал продувки и канал сброса тепловых вод в водохранилище охладитель, снабжена контуром потре ления низкопотенциального тепла, состоящим из оросительной системы, рыбоводного комплекса и биофабрики и/или теплицы, блоком очистных сооружений, соединенным трубопроводом очищенных сточных вод с оросительной системой и трубопроводами возвратных вод оросительной системы удаления органических веществ рыбоводного комплекса и отработанных вод биофабрик и/или. теплиц, и установленным на канале сброса тепловых вод щлюзом-регулятором, к которому трубопроводами присоединены оросительная система и рыбоводный компде а биофабрики и/или теплицы соединены с каналом продувки. Введение в состав системы контур потребления низкопотенциального теп ла обеспечивает понышение экономичности путем утилизации тепла, что дает возможность получать дополнительную сельскохозяйственную товарную продукцию вместо выброса тепла в атмосферу. Кроме того, введение контура потребления исключает сброс продувочной воды в источник свежей воды и, следовательно, снижение минерализации водохранилища-охладителя и, тем самым, повышает качество воды в нем, а отвод части нагретой воды из контура охлаждения в контур потребления позволяет повысить охлаждающую способность водохранилища-охладителя, так как в него не возвращают теплую минерализованную воду, а вместо нее добавляют холодную свежую воду из источника свежей воды. Введение в состав контура потребления низкопотенциального тепла оросительной системы повышает экономичность за счет получения дополнительной товарной продукции благодаря удлинению срока выращивания куль- . тур, используя тепло подогретых вод ранней весной и поздней осенью. Кроме этого, оросительная система служит своеобразным очистным сооружением, принимая высокоминерализованную воду контура охлаждения и уменьшая возврат ее в контур охлаждения за счет роста растений и транспирации. Введение в состав контура потребления низкопотенциального тепла рыбоводного комплекса на водохранилищеохладителе позволяет повысить экономичность системы путем круглогодичного использования тепла для рыборазведения и получения дополнительной товарной продукции с водохранилища-охладителя, вода которого дополнительно охлаждается за счет локализации части тепловой воды и отвода ее на рыбоводный комплекс. Введение в состав контура потребления низкопотенциального тепла биофабрик и/или теплиц (в их числе могут быть парники, оранжереи, шампиньонницы, а также другие потребителя низкопотенциального тепла, например, плавательные бассейны, где тепло используется только для обогрева) позволяет повысить эффективность за счет получения товарной продукции, исключения сброса высокоминера1И13ованных вод в источник свежей воды и опосредованного охлаждения воды в подохранилище-охладителе. Введение в систему водоснабжения блока очистных сооружений позволяет создать замкнутое водоснабжение кондура потребления низкопотенциального тепла благодаря промежуточной очистке воды всех потребителей от загрязняющих веществ и возврата ее снова потребителям. Замкнутое водоснабжение контура потребления низкопотенциапьного тепла способствует созданию замкнутого водоснабжения контура охлаждения, так как отбор из него части тепловой высокоминерализованно воды обеспечивает лучшее охлаждение воды в водохранилище-охладителе,что исключает ежегодную подпитку его из источника свежей воды. Присоединение к выходному концу канала продувки контура потребления низкопотенциального тепла и объединение всех потребителей тепла (оросительная система, рыбоводный комплекс на водохранилище-охладителе и биофабрики и/или теплицы) трубопрово дами для подвода и отвода воды-тепло носителя позволяет создать в комплек ной системе водоснабжения тепловой электростанции замкнутое водоснабжение, которое характеризуется циркуля цией воды внутри контура охлаждения, внутри контура потребления и циркуля цией от контура охлаждения к контуру потребления за счет восполняемой подпитки контура охлаждения из источника свежей воды и выведения воды из системы в целом в виде сельсхозпродукции и транспирации с оросительной системы и испарения с п верхности водоема-охладителя и рыбоводного комплекса. Установка на канале сброса теплых под шлюза-регулятора позволяет обеспечить дозированную подачу потребителям подогретой воды, а с нею и теп ла, что повышает экономичность систе мы за счет эффективного использовани тепла различными потребителями в нес кольких режимах работы системы в раз ные сезоны года. Введение в систему трубопроводов нагретой воды трубопровода возвратных вод, трубопровода удаления орга нических веществ, трубопровода отработанных вод и трубопровода очищенных сточных вод позволяет объединить потребителей в контур потребления и обеспечить замкнутое водоснабжение во всей системе, что делает ее комплексной по достигаемому результа466ту (получению электроэнергии и сельскохозяйственной продукции) при однонременном обеспечении заданного качества ВОДЬ во всей системе. На чертеже изображена принципиальная схема комплексной системы водоснабжения тепловой электростанции. Система включает объединенные в контур охлаждения водохранилио(еохладитель 1, соединенный с источником свежей воды 2, например, рекой, каналом подпитки 3, установленное на водохранилище-охладителе 1 водозаборное сооружение 4, соединенное с насосной станцией 5, которая посредством напорного трубопровода 6 соединена с теплообменником 7, а последний отводящим каналом 8 нагретой воды соединен с водоотделителем 9, к которому подсоединены входной конец канала продувки 10 и канал сброса тепловых вод 1t в водохранилищеохладитель 1 . К контуру охлаждения присоединен канал продувки 10 и трубопроводами нагретой воды 12 и 13 контур потребления низкопотенциального тепла, включающий оросительную систему 14, рыбоводный комплекс 15, размещенный на водохранилище-охладителе 1, и биофабрики к/или теплицы 16. Оросительная система 14 и рыбоводный комплекс 15 соединены трубопроводами нагретой воды 12 и 13 с шлюзомрегулятором 17, установленным на канале сброса тепловых вод 11. Трубопровод возвратных вод 18 оросительной системы 14, трубопровод удаления органических веществ 19 рыбоводного комплекса 15 и трубопровод отработанных вод 20 биофабрик и/или теплиц 16 присоединены к блоку очистных сооружений 21, соединенному трубопроводом очищенньЕХ сточных вод 22 с оросительной системой 14. Биофабрики и/или теплицы 16 присоединены к выходному кбнцу канала продувки 10. Блок очистных сооружений 21 предназначен для очистки от минеральных органических, биологических и бактериальных загрязняющих веществ вод, поступающих з него по трубопроводам 18, 19 и 20. Комплексная система водоснабжения тепловой электростанции работает следующим образом. В контуре охлаж,аения и контуре потребления низкопотенциального тепла осуществляется зависимая циркуляция воды. Охлажденную воду из водохранилищаохладителя 1 при помощи водозабора 4 и насосной станции 5 подают напорным трубопроводом 6 на теплообменники 7, нагретая вода от которых поступает в отводящий канал 8, где в водоотделителе 9 происходит количественное разделение потоков по солесодержанию. Одну часть воды после водоотдели теля 9 по каналу сброса теплых вод 11 возвращают в водохранилище-охладитель 1, другую часть с высоким солесодержанием по каналу продувки 10 подают в контур потребления низкопотенциального тепла. Циркуляцию воды в контуре потребл ния низкопотенциального тепла осуществляют следующим образом. Поступающую от водоотделителя 9 продувочну воду по каналу продувки 10 направляют на биофабрики и/или теплицы 16 для обогрева и создания заданного тепловлажностного режима. На оросительную систему 14 и рыбоводный комплекс 15 направляют нагретую воду по трубопроводам t2 и 13 от шлюза-регулятора 17. Отработанную воду биофабрик и/или теплиц 16, остатки неиспользованной воды вместе с отходами корм и метаболитами рыбоводного комплекса 1 5 и возвратные воды оросительной системы 14 по соответствующим трубопроводам 20, 19 и 18 направляют на блок очистных сооружений 21, где I известными методами производят очист ку воды и ее подготовку для последую щего использования на оросительной системе 14. Этим достигается замкнутый цикл водоснабжения контуров охлаж дения и потребления за счет ликв1адации сброса продувочной воды в источник свежей воды 2.. Предлагаемая система может работать как в зимнем, так и в летнем режиме. В зимнем режиме оросительная система 14 не работает тепловую во ду подают на рыбоводный комплекс 15 и биофабрики и/или теплицы 16, при этом регулирование подачи тепла на последние производят путем смешения тепловой и продувной воды в водоотделителе 9. В летнем режиме, когда падает потребность в тепле на биофабриках и/или теплицах 16, а оросительная система работает на полную мощность, водоотделитель 9 работает по прямому назначению, т.е. продувочная вода с высокой минерализацией идет на обогрев и далее по трубопроводу 20 на блок очистных сооружений 21, где производят ее умягчение и подают далее в составе других очищенных вод по трубопроводу 22 на оросительную систему 14, которая в свою очередь получает необходимое дополнительное количество тепловой воды по трубопроводу 12 от шлюзарегулятора 17. За счет введения в систему контура потребления низкопотенциального тепла повышается экономичность из-за утилизации тепла сбросных теплых вод, достигается замкнутое водоснабжение как в контуре охлаждения, так и контуре потребления, обеспечивается комплексное использовадия воды в системе водоснабжения тепловой злектростанции как для целей энергетики, так и для получения товарной продукции за счет использования тепла охлаждающей воды, вместо выбрасывания его в атмосферу. Это обеспечивает достижение максимально возможного приближения потребителей тепла к контуру охлаждения, что способствует уменьшению диаметров и протяженности труб-коммуникаций; использование водохранилища-охладителя как суточного регулятора расходов зоды для орошения; повышение урожайности сельскохозяйственных культур и увеличение выхода товарной продукции с рыбоводного комлекса на водохранилище-охладителе, снижение себестоимости киловаттчаса электроэнергии за счет снижения минерализации и температуры воды водохранилища-охладителя.

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащая объединенные в контур охлаждения водохранилище-охладитель, водозаборное сооружение, насосную станцию, напорные трубопроводы, теплообменник, отводящий канал нагретой воды и водоотделитель, к которому присоединены канал продувки и канал сброса тепловых вод в водохранилище-охладитель, о тличающая,С я тем, что, с целью повышения экономичности системы путем утилизации тепла сбросных тепловых вод. и обеспечения замкнутого водоснабжения, она снабжена контуром потребления низкопотенцисшьного тепла, состоящим из оросительной системы, рыбоводного комплекса и биофабрики и/или теплицы, блоком очистных сооружений, соединенным трубопроводом очищенных сточных вод с оросительной системой и трубопроводами возвратных вод оросительной системы, удаления-органических веществ рыбоводного комплекса и отработанных вод биофабрик и/или теплиц, и установленным на канале сброса тепловых вод шлюзом-регулятором, к которому трубопроводами присоединены оросительная система и рыбоводный комплекс, а биофабрики и/или СО теплицы соединены с каналом проCft 00 4аь дувки. CR