Вопрос 5
Охарактеризуйте тепловое загрязнение воды.
Тепловое загрязнение – поступление теплоты в водный объект, вызывающее нарушение норм качества воды.
Для того чтобы влияние сбросной теплоты не нарушало экосистемы водоема и не привело к тепловому загрязнению водоема, тепловые сбросы по санитарным нормам «Правил охраны поверхностных вод» не должны вызывать повышения собственной максимальной температуры водоема tmax более чем на ( t = 3 °С в летнее время и 5 °С – в зимнее). Эти нормы могут быть выдержаны лишь в том случае, если удельная тепловая нагрузка на водоем не превышает 12–17 кДж/м2. Для соблюдения этого требования запас воды, или дебит, источника должен в3–4 раза превышать потребность ТЭС в охлаждающей воде. Допустимая температура сбрасываемой в водоём нагретой воды tдоп2 ориентировочно может быть определена из теплового баланса процесса смешения сбросных вод с водой водоема по формуле:
где α – коэффициент смешения, зависящий от гидравлических и геометрических факторов, влияющих на процесс смешения, D = 0,2–0,8;
Wдеб – расход воды в водоеме (дебит реки), м3/ч.
На интенсивность перемешивания нагретых вод с водами водоема, а стало быть, на сокращение зоны с повышенной температурой, большую роль играет организация выпуска нагретых вод – водосбросы.
водосбросы с переливными и боковыми переливными порогами;
водосбросы с распределительной решеткой;
заглубленные водовыпуски струйного и эжекторного типов.
В первом случае нагретая вода стекает в водоем в виде водопада высотой 5–6 м, во втором – в виде падающих с высоты струй воды. При этом вода несколько охлаждается и насыщается кислородом. При заглубленных сбросах водовыпуск осуществляется через патрубки коллектора, расположенного на дне водоема, что значительно интенсифицирует процесс перемешивания нагретой и холодной воды. В таких системах вода во всем тракте не теряет кислорода, и поэтому специальнойаэрации не требуется.
Прямоточные системы технического водоснабжения для современных ТЭС, строящихся в европейской части России запрещены из-за значительного роста единичных мощностей ТЭС и отсутствия крупных рек с достаточным дебитом воды. При разрешенном сбросе сточных вод непосредственно в водоисточники плата за сброс не взимается. В оборотных охлаждающих системах (СОО) основная часть охлаждающей воды используется многократно, нагреваясь в конденсаторах и охлаждаясь в водохранилищах охладителях, брызгальных бассейнах или градирнях. В СОО расход свежей воды из источника расходуется на восполнение потерь в этой системе, что составляет в среднем 5 % от количества циркулирующей воды.
Важнейшим мероприятием для уменьшения количества тепловых сбросов является использование низкопотенциального тепла охлаждающей воды. Температура воды после конденсаторов не превышает 20–26 °С зимой и 35–42 °С летом. Такая вода может быть использована:
В тепловых насосах для теплофикационных целей;
Для разведения рыбы;
Для полива в теплицах и оранжереях;
В животноводческих комплексах;
Для подогрева открытого грунта при производстве сельскохозяйственной продукции и дополнительного охлаждения технической воды;
Для переработки отходов растениеводства и рыбоводства при производстве грибов и т. д.
Впервые в отечественной энергетике в 1990 е годы для Курской АЭС был разработан и внедрен проект энергобиологического комплекса (ЭБК) для выращивания рыбы и сельскохозяйственной продукции с использованием 40 % (|1 тыс. Гкал/ч) сбросного тепла охлаждающей воды энергоблоков.