Hidraulička analiza rashladnog sustava TE Rijeka

Naručitelj HEP d.d. Zagreb, Pogon TE Rijeka, zatražio je izradu studije koja je imala za cilj hidrodinamičku analizu rashladnog sustava TE Rijeka uz prijedlog mjera za poboljšanje rada. Stoga je trebalo provjeriti projektno rješenje i promjene nastale tijekom rada rashladnog sustava: ugradnja prigušnica, uređaja Tapproge, viseće pregrade na vodoispustu i odvajanje sustava za hlađnje turbinskog ulja. Zatim je trebalo analizirati probleme vezane uz usis morskih organizama i pojavu pojačanog pjenjenja na vodoispustu. U tu svrhu izvršena su opsežna mjerenja protoka i piezometričkih visina (tlakova) duž rashladnog sustava. Mjerenja su izvršena za razna opterećenja elektrane kod rada jedne ili dvije glavne rashladne pumpe.

Termoelektrana Rijeka smještena je jugoistočno od grada Rijeke na morskoj obali. Elektrana je instalirane snage 320 MW i spada među najveće proizvodne objekte Hrvatske elektroprivrede. Termoelektrana spada u kondezacione i koristi morsku vodu kao rashladni medij. Glavni rashladni sustav TE Rijeka spada u grupu jedno-prolaznih rashladnih sustava kod kojeg je rashladni medij morska voda. Njegova osnovna uloga je ukapljivanje vodene pare u kondenzatoru. Uz to, služi i za hlađenje ostalih postrojenja u termoelektrani. Rashladni sustav sastoji se od usisnih cjevovoda, usisnog bazena sa uređajima za pročišćavanje, dvije glavne pumpe morske vode, tlačnog cjevovoda do kondenzatora, kondenzatora, odvodnog cjevovoda od kondenzatora do ispusta i izlazne građevine. Morska voda kroz dvije usisne cijevi ulazi u usisni bazen u kojem se iz vode filtriranjem odstranjuju krupna onečišćenja. Zatim se pomoću dvije pumpe tlači kroz zajednički vod do kondenzatora pare i nakon prolaska kroz kondenzator vodi do vodoispusnog bazena gdje se ispušta u more. Manji dio vode iz tlačnog dijela rashladnog sustava prolazi kroz rashladnike zatvorenog ciklusa koji je sekundarni sustav hlađenja. Na rashladni sustav priključen je vakuum sustav koji pored osnovne funkcije održanja niskog apsolutnog tlaka na parnoj strani kondenzatora ima zadatak održavanje nužne piezometričke visine, odnosno sifonskog efekta u rashladnom sustavu.

Za hidrauličku analizu rashladnog sustava korištena je postojeća projektna dokumentacija i pogonski podaci iz TE Rijeka, te su izvršena opširna hidraulička mjerenja tlakova i razina vode na karakterističnim točkama rashladnog sustava, odnosno mjerenja piezometričke linije rashladnog sustava. . Hidraulička analiza učinjena je tako da su analizirani hidraulički gubici svakog pojedinog elementa. Na osnovu hidrauličkih analiza i mjerenja postavljen je hidraulički model glavnog rashladnog sustava, napravljen je proračun protoka na preljevu, provjerena radna karakteristika glavnih rashladnih pumpi, konstruirane su piezometrička i energetska linija te određena radna točka rashladnog sustava.

Na osnovu dostupne dokumentacije, provedenih mjerenja u pogonu u raznim režimima rada rashladnog sustava i hidrauličkih proračuna može se zaključiti da je projektno rješenje rashladnog sustava dobro odabrano, što potvrđuje i dosadašnji uspješan rad elektrane. U sklopu tog projektnog rješenja originalnost je uporaba sifonskog efekta koji značajno smanjuje potrebnu snagu pumpi i time povećava stupanj djelovanja ukupne termoelektrane. Međutim, sifonski efekt unosi određenu nestabilnost jer ovisi o vakuum sustavu. Pored dobrog projektnog rješenja bilo je nužno na rashladnom sustavu napraviti korekcije u cilju sigurnog snabdijevanja rashladnom vodom hladnjaka turbinskog ulja. Zbog toga su ugrađene prigušnice na izlazu kondenzatora. Nakon toga je rashladni sustav turbinskog ulja u potpunosti odvojen od glavnog rashladnog sustava. Zbog problema startanja glavnog rashladnog sustava ugrađena je viseća pregrada na kraju difuzora izlazne građevine.

Hidraulička mjerenja i analiza glavnog rashladnog sustava TE Rijeka omogućuju donošenje sljedećih zaključaka:

1. U cilju povećanja stupnja iskoristivosti rashladnog sustava potrebno je smanjiti neke od hidrauličkih gubitaka pa se predlaže sljedeće:

• skidanje prigušnica
• demontaža leptirastih zatvarača na ulazu u komore kondenzatora
• rekonstrukcije u izlaznoj građevini
• rekonstrukcija ili uklanjanje kosih rešetki u usisnom bazenu
• instaliranje difuzora na ulazu u usisne cjevovode
• čišćenje svih naslaga u cjevovodima i bazenima

Smanjenjem hidrauličkih gubitaka smanjuje se dobavna visina pumpi i povećava protok u rashladnom sustavu. Povećani protok rezultira većom iskoristivosti kondenzatora i time se popravlja ukupni stupanj djelovanja elektrane. Smanjivanjem dobavne visine pumpi smanjuje se opasnost od proboja morske vode u parnu stranu kondenzatora preko zajedničkog vakuumskog kolektora. Međutim, ovo smanjenje dobavne visine ima i posljedicu povećanja poteškoća u održavanju vakuuma. To je posebno izraženo kod rada jedne pumpe uz ostale nepovoljne okolnosti kao što su: oseka, visoka temperatura mora, povećanje obraslosti u cjevovodima te eventualno propuštanja zraka na brtvenim i korodiranim površinama. Predloženim mjerama poboljšanja postiže se poboljšanje stupnja djelovanja cijele elektrane do 0.2% uz vrlo mala ulaganja i zahvate. U prethodnoj konstataciji nisu uračunati efekti povećanja termičkog stupnja djelovanja zbog efikasnijeg rada rashladnog sustava. Dakle, ukupni efekti poboljšanja su veći. Treba naglasiti da se predloženim mjerama pomiče granično područje rada sa jednom pumpom od 160 MW prema 190 MW, što predstavlja također sigurnu uštedu.

2. Smanjenje prevelike količine pjene na vodoispustu moguće je eliminiranjem preljevne brane ili smanjenjem njene visine.

3. Ugradnjom difuzora na ulazu u usisne cjevovode smanjio bi se utjecaj miješanja toplije morske vode na površini sa hladnijom vodom na usisu.

4. U cilju zaštite rashladnog sustava morske vode TE Rijeka od onečišćenja morskim organizmima (školjke, alge i sl.) predlaže se sljedeće:

• izgradnja difuzora na ulazu u usisne cijevi radi smanjenja ulazne brzine, a time i unosa morskih organizama u sustav
• skidanje kosih rešetki jer je njihov učinak u sprečavanju onečišćenja zanemariv, a one predstavljaju gubitak koji se znatno povećava sa njihovim onečišćenjem
• ukoliko se ostavljaju kose rešetke predlaže se njihova optimalna rekonstrukcija i mogućnost fleksibilnog montiranja sa mogućnošću zamjene
• čišćenje cijelog sustava od naslaga morskih organizama

Na temelju ove studije uklonjene su prigušnice iz rashladnog sustava, čime je učinkovitost sustava i elektrane u cjelini uspješno povećana.

Copyright 2013 - Department of Fluid Mechanics and Computational Engineering