Експлуатація гідротехнічних споруд системи циркуляційного водопостачання Хмельницької АЕС потужністю 2000 МВт та аналіз гідротермічного режиму водоймища-охолодника
Автор: Бубенко Владислав Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Бубенко В.О., Босак М.П. (керівник). Експлуатація гідротехнічних споруд системи циркуляційного водопостачання Хмельницької АЕС потужністю 2000 МВт та аналіз гідротермічного режиму водоймища-охолодника. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація. Розроблено рекомендації щодо експлуатації гідротехнічних споруд системи циркуляційного водопостачання Хмельницької атомної електричної станції потужністю 2000 МВт та проведено аналіз гідротермічного режиму водоймища-охолодника. Головними показниками що визначаються при проектуванні і дослідженні роботи водоймища-охолодника систем технічного водопостачання теплових та атомних електричних станцій є середня температура у водоймищі-охолоднику, температура охолодженої води на водозаборі й необхідна площа водоймища-охолодника [1]. Один з відомих методів гідротермічних розрахунків водоймищ – метод суперпозиції, в інженерній практиці не найшов використання для водосховищ-охолодників через неприйнятність при зміні в часі коефіцієнта тепловіддачі і низької розрахункової точності при зміні швидкості вітру. На практиці для обрахунку водоймищ найчастіше використовують метод випаровувального охолодження [2, 3], який розробив Берман Л.Д, метод теплового балансу, теж використовують номограми, які дають прийнятні результати для ВО середніх глибин з поверхневим водозабором. У даних методах тепловий баланс складових визначають в межах їх добової кількості. Проте, якщо реальна тривалість перебування води на охолодженні у водоймищі-охолоднику менша 24 годин, тоді знижається точність визначення активної площі водоймища-охолодника. Отому в гідротермічних розрахунках необхідно ураховувати відповідні граничні умови для потоку води в акваторії водоймища-охолодника – час долання потоком відстані від водоскиду до водозабору [4]. Рівняння теплового балансу для жаркого періоду експлуатації водоймища-охолодника варто складати для обмеженого денного періоду тривалістю 4-5 годин, на який припадає переважна частина добової дози сонячного тепла [5]. Система технічного водопостачання Хмельницької атомної електричної станції оборотна з використанням в якості охолоджувача циркуляційної води водосховища [6]. Підігріта в конденсаторах турбін вода по закритих каналах надходить у відкритий відвідний канал, а потім через спряжену споруду у водосховище [7]. З водосховища вода відкритим підвідним каналом подається на блочні насосні станції і дальше у конденсатори турбін. В блочних насосних станціях встановлені по чотири насоси. Водосховище на пониженій ділянці огороджене греблею. Підживлення водосховища передбачене насосною станцією з річки Горинь. У водосховище впадає ріка Гнилий Ріг. Скид води з водосховища здійснюється через повеневий автоматичний водозлив шахтного типу і потім в ріку Гнилий Ріг. В склад робіт по натурних випробуваннях водосховища-охолоджувача входило спостереження за тепловим режимом; проведення поверхневих температурних зйомок; проведення глибинних температурних зйомок; вимірювання швидкостей і напрямів течій [8]. Для проведення випробувань були виконанні такі підготовчі роботи: встановлений і устаткований метеоприладами тимчасовий метеопост; вибрані поперечники і розбиті на них точки для вимірювання температур води при проведенні зйомок [9, 10]. Об’єкт дослідження – водоймище-охолодник системи технічного водопостачання Хмельницької АЕС. Предмет дослідження – гідротермічний режим водоймища-охолодника для навантажень станції 1000 і 2000 МВт, а також прогноз для 4000 МВт. Мета дослідження: визначення активної площі водоймища-охолодника і ступеня охолодження циркуляційної води у водоймищі-охолоднику. Результати дослідження. 1. Для умов Q = 110 м3/с, N = 2000 МВт активна площа водосховища-охолоджувача становить 11,28 км2, коефіцієнт ефективності 0,66, що визначено по рівнянню теплового балансу. 2. Середній коефіцієнт ефективності водоймища-охолодника згідно поверхневої температурної зйомки 0,72. 3. В західній зоні водоймища-охолодника температури води нижчі температури води в підвідному каналі. 4. Несприятливими для охолоджуючого процесу є вітри західних напрямків, сприятливими вітри північних напрямків. 5. Середній коефіцієнт нерівномірності розподілу температур води по глибині згідно глибинної температурної зйомки 1,03. 6. Перепад температур циркуляційної води становить 6,2…7,9 оС, що нижче проектної 9,5 оС. Нижча величина обумовлена великими значеннями Q, а також коротким напрямком циркуляційного потоку від скидного до водозабірного каналу. 7. При потужності станції в перспективі 3000 МВт, 4000 МВт температури води в центральній частині водоймища-охолодника, а також охолодженої – в підвідному каналі можуть перевищувати 33,0 оС в літній жаркий період. Для запобігання цього необхідні заходи щодо збільшення активної площі водоймища-охолодника. Ключові слова: експлуатація гідротехнічних споруд, гідротехнічна споруда, система циркуляційного водопостачання, водоймище-охолодник, тепловий баланс. Перелік використаних літературних джерел. 1. ДБН В. 2.5.-74:2013. Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проектування. Міністерство регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України, 2013. 2. Босак М.П., Мисак Й.С. Інтенсивність охолодження циркуляційної води ТЕС і АЕС у водосховищах-охолодниках / ”Энергетика и электрификация”- № 8. – Київ. –2005. – С.42 - 44. 3. Никифорович Е. И., Костин А.Г., В.Н Доманов Новый усовершенствованый метод расчета охлаждающей способности водоемов-охладителей ТЭС и АЭС. / Енергетика і електрифікація, №9 2005. 4. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. Раздел 9. Обработка воды на ТЭС и АЭС. – М.: Энергоиздат, 1982. – 625 с. 5. Водохранилища и водооградительные сооружения ГАЭС, ТЭС и АЭС / Гавриш П.Д., Канарский В.Ф., Кондратьев В.М. и др. – М.: Энергоатом-издат, 1989. – 192 с. 6. Дульнев В.Б., Ищук Т.Б. Гидравлический расчет напорных трубопроводных систем с дискретными отводами / Известия ВНИИГ им. Б.Є.Вєдєнєєва / Сборник научных работ 1986. Т. 192. С. 87-91. 7.Фарфоровский Б.С., Фарворовский В.Б. Охладители циркуляционной воды тепловых электростанций. – Л.: Энергия, 1972. – 111с. 8. Z. Nourani, A. Naserbegi, Sh. Tayyebi & M. Aghaie. (2019) Thermodynamic evaluation of hybrid cooling towers based on ambient temperature. Thermal Science and Engineering ProgressVolume 14, Article 100406. 9. A. Jahangiri, M. M. Yahyaabadi, & A. Sharif. (2019) Exergy and economic analysis of using the flue gas injection system of a combined cycle power plant into the Heller Tower to improve the power plant performance. Journal of Cleaner Production, Volume 2331, Pages 695-710. 10. Xiaoxiao Li, Hal Gurgenci, Zhiqiang Guan, Xurong Wang & Sam Duniam. (2017) Measurements of crosswind influence on a natural draft dry cooling tower for a solar thermal power plant. Applied EnergyVolume 20615 Pages 1169-1183.