Analysis of Possible Cooling Water System Solutions for Plomin Thermal Power Plant

Osnovna ideja projekta bila je izrada matematičkog modela strujanja vodenih masa u Plominskom zaljevu pod utjecajem termalnog opterećenja, a u cilju određivanja optimalne lokacije usisa i ispusta te optimalnog koncepta rashladnog sustava za novi blok TE Plomin.

U sklopu projekta prikupljeni su geodetski podaci šireg podrucja TE Plomin 1 i 2. Pri izradi digitalnog modela terena korištena je pomorska karta Plominskog zaljeva i SRTM digitalna satelitska topografska karta rezolucije 90 x 90 m. Projiciranjem ortofoto snimaka na digitalni model terena povećala se realističnost prikaza u vizualizacijama, te je tako izgrađeni 3D model omogućio izradu realističnih animacija (MPG film, 12MB), nužnih za prikaz i diskusiju. Izrađeni su digitalni modeli svih komponenti rashladnog sustava termoelektrane i pratećih objekata, a objekti su smješteni na digitalnom modelu terena prema postojećem katastarskom planu.

Provedena je analiza postojećih studija, elaborata i prikupljenih podataka o temperaturama i strujanju u zaljevu, iz čega je zaključeno da se područje pod utjecajem toplinskog zagađenja ispuštenom rashladnom morskom vodom proteže do sredine zaljeva. Također, iz mjerenja se pokazuje da se u Plominskom zaljevu odvija strujanje uobičajeno za duboke i uske uvale Istočnog Jadrana. Važno je istaknuti da se zimi i u jesen za vrijeme juga pojavljuje karakteristično dvoslojno strujanje, gdje se površinski sloj giba u smjeru vjetra, što se kompenzira suprotnim kretanjem pridnenog sloja.

Dostupni podaci o temperaturama morske vode Plominskog zaljeva pokazuju da se utjecaj ispuštanja zagrijane vode u Plominski zaljev očitava isključivo u obliku zagrijanog površinskog sloja dubine od oko 2-4 m koji se širi na površini Plominskog zaljeva. Nadalje, utjecaj zagrijavanja vode u zaljevu zbog rada rashladnog sustava vidljiv je u unutarnjem dijelu zaljeva do područja iznad mjesta usisa postojećeg rashladnog sustava, dok u vanjskom dijelu zaljeva utjecaj zagrijavanja nije uočljiv.

Također, analizirani su pogonski podaci iz TE Plomin i TE Rijeka za razdoblje od 4. siječnja do zaključno 20. prosinca 2005. godine. Usporedba ulaznih temperatura vode rashladnog sustava u TE Rijeka sa dubine -35 m n. m. i ulaznih temperatura vode rashladnog sustava u TE Plomin 1 i 2 sa dubine -27 m n. m. daje razliku temperatura u ljetnom periodu koja ukazuje na korisnost veće dubine usisa.

U cilju dobivanja potpunog uvida, provedena je cjelokupna analiza postojećeg rashladnog sustava TE Plomin 1 i 2 (MPG film, 21MB), prikupljeni su relevantni podaci, a provedeno je i mjerenje protoka na gravitacijskom kanalu. Na temelju svih podataka proračunata je piezometrička linija duž rashladnog sustava.

Za potrebe kalibracije numeričkih modela, provedeno je mjerenje površinskog temperaturnog polja u Plominskom zaljevu. Mjerenje je vršeno digitalnim termometrom DT IM opremljenim termoparom NiCr-Ni rezolucije 0,1 °C, a položaj pojedine točke mjerenja određen je GPS uredajem. Provedeno je više mjerenja tijekom 2006. godine.

U sklopu preliminarnih simulacija strujanja u zaljevu korišteni su 1D i 2D modeli plitkih voda razvijeni u vlastitom softveru Stripp12. Provedene su 1D simulacije propagacije plime i oseke, te procjena utjecaja ispusta TE Plomin 1 i 2, protoka same Boljunčice te plime i oseke na polje brzina u Plominskom zaljevu pomoću 2D modela.

Za 3D simulacije strujanja korišteni su 3D matematički modeli strujanja u softverima CORMIX i Fluent. Nakon što je u softveru Fluent uspješno rekonstruiran uzgonski efekt na testnim simulacijama, pristupilo se modeliranju strujanja na izvornoj geometriji Plominskog zaljeva. Za tu potrebu bilo je nužno izvesti proširenje domene izvan zaljeva u obliku “strijele”. Simulacije su provedene na numeričkim mrežama sa oko 6.000.000 elemenata te na manje preciznim mrežama sa oko 300.000 i oko 700.000 elemenata. Validacija 3D modela provedena je na temelju rezultata mjerenja površinskih temperatura, gdje je prosječno odstupanje za rijetku mrežu bilo <0,7°C, a za gustu mrežu <0,5°C. To je omogućilo da se, zbog uštede vremena, najveći broj simulacija provedene na numeričkim mrežama od oko 300.000 ćelija. Zbog velikog broja ćelija simulacije su rađene na višeprocesorskim računalima.

Pomoću razvijenog 3D modela strujanja u zaljevu, provedena je analiza mogućih lokacija usisa i ispusta rashladnog sustava novog bloka. Definirane su varijante sa određenim brojem i lokacijama usisa i ispusta, za koje su izrađene simulacije strujanja, iz čega je dobiven izgled temperaturnog polja u zaljevu. Analiziran je doseg polja povećane temperature, gdje je kao “polje povećane temperature” definirano polje s povišenjem temperature iznad 0,5 °C. Rezultati su uspoređeni i izdvojena su najpovoljnija rješenja.

Kao najbolje rješenje s aspekta funkcije rashladnog sustava predložene su varijante sa usisom na 45 m dubine i ispustom kroz novu izlaznu građevinu nedaleko postojeće crpne stanice. Veće dubine usisa imaju pozitivne efekte na smanjenje ulazne temperature rashladne morske vode, što rezultira smanjenjem protoka i temperature na izlazu iz rashladnog sustava.

Copyright 2013 - Department of Fluid Mechanics and Computational Engineering