Искусственные пруды для охлаждения промышленных предприятий

Введение

искусственные открытые пруды, обеспечивающие охлаждающую воду для электростанций и заводов. Охлаждающий пруд – это искусственный водоем, предназначенный главным образом для охлаждения нагретой воды и/или хранения и подачи охлаждающей воды расположенной поблизости электростанции или промышленному предприятию, такому как нефтеперерабатывающий завод, целлюлозно-бумажный комбинат, химический завод, сталелитейный завод или металлургический комбинат.

Обзор

Озера охлаждения используются там, где имеется достаточно земли, в качестве альтернативы охлаждающим башням или сбросу нагретой воды в близлежащую реку или прибрежную бухту – процессу, известному как "однократное охлаждение". Озера охлаждения также иногда используются с системами кондиционирования воздуха в крупных зданиях в качестве альтернативы охлаждающим башням. Во время производства энергии озеро получает тепловую энергию от конденсаторов станции, которая затем рассеивается главным образом посредством испарения и конвекции. После охлаждения вода повторно используется станцией. Новая вода ("подпиточная" вода) добавляется в систему для компенсации потерь от испарения. В 1970 году Агентство по охране окружающей среды США опубликовало исследование, согласно которому общие затраты на электроэнергию при использовании озер охлаждения ниже, чем при использовании охлаждающих башен, при сохранении тех же преимуществ. В исследовании было заключено, что озеро охлаждения будет работать оптимально при температуре, отличающейся не более чем на 5 градусов по Фаренгейту от естественной температуры воды, и потребует площадь около 4 акров на мегаватт рассеиваемой тепловой энергии. Озеро охлаждения Чернобыльской АЭС (Припять, Украина) изобилует дикой природой, несмотря на присутствующую в районе радиацию. Есть сообщения о сомах (Silurus glanis) весом до 350 фунтов и продолжительностью жизни до 50 лет в этом районе. Колумбийский энергетический центр в Пацифике, штат Висконсин, – угольная электростанция мощностью 1000 МВт. Для отвода тепла используется двойная система охлаждения, состоящая из озера охлаждения и двух охлаждающих башен. Озеро и башни соединены параллельно для ускорения рассеивания тепловой энергии. В 1994 году реактор на ядерном научно-исследовательском центре в Йонбёне (Северная Корея) находился под контролем США, и его ядерные топливные стержни были извлечены из реактора и помещены в озеро охлаждения на территории центра. С тех пор топливные стержни были удалены. На электростанции Ashford A мощностью 2,05 МВт в Кенте, Великобритания, охлаждающая вода для двигателей, работающих на мазуте, забиралась из и возвращалась в пруды с охлаждающей водой. Основным механизмом охлаждения в прудах была конвекция с поверхности воды. На электростанции Back o’ the’ Bank мощностью 89 МВт в Болтоне, Великобритания, охлаждающая вода охлаждалась в 4 распылительных прудах. Небольшой размер капель распыления улучшал теплопередачу, увеличивал испарение и повышал эффективность охлаждения. Каждый пруд охлаждения имел пропускную способность 0,75 миллиона галлонов в час (0,95 м³/с). В 1963 году Центральный совет по производству электроэнергии (CEGB) Великобритании исследовал возможность использования подогретой охлаждающей воды с электростанций для поддержки рыбоводства как в рекреационных целях, так и для производства продуктов питания. На электростанции Grove Road в Лондоне вода охлаждалась в деревянных градирнях с естественной тягой и поступала в пруды с охлаждающей водой. CEGB заселила пруды карпом (Cyprinus carpio), травяным карпом, серебряным карпом и тилапией; рыба быстро росла в теплой воде (до 27 °C). Запорожская АЭС, Украина, имеет огромные озера охлаждения с дополнительным распылением воды.

Cooling ponds are used where sufficient land is available, as an alternative to cooling towers or discharging of heated water to a nearby river or coastal bay, a process known as “once through cooling.” The latter process can cause thermal pollution of the receiving waters. Cooling ponds are also sometimes used with air conditioning systems in large buildings as an alternative to cooling towers. The pond receives thermal energy in the water from the plant’s condensers during the process of energy production and the thermal energy is then dissipated mainly through evaporation and convection. Once the water has cooled in the pond, it is reused by the plant. New water is added to the system (“make up” water) to replace the water lost through evaporation. A 1970 research study published by the U. S. Environmental Protection Agency reported that cooling ponds have a lower overall electrical cost than cooling towers while providing the same benefits. The study concluded that a cooling pond will work optimally within 5 degrees Fahrenheit of natural water temperature with an area encompassing approximately 4 acres per megawatt of dissipated thermal energy. The cooling pond at the Chernobyl Nuclear Power Plant (Pripyat, Ukraine) has abundant wildlife, despite the radiation present in the area. There are some accounts of wels catfish (Silurus glanis) growing up to 350 pounds and having a lifespan of up to 50 years in the area. The Columbia Energy Center in Pacific, Wisconsin is a coal fired power plant with a capacity of 1000 MW. A dual cooling system is used for heat rejection that consists of a cooling pond and two cooling towers. The pond and towers are connected in a parallel arrangement to help dissipate thermal energy at expedited rates. In 1994 the reactor at Yongbyon Nuclear Scientific Research Center, North Korea, was under U. S scrutiny and its nuclear fuel rods were taken out of the reactor and placed in the facility's cooling pond. The fuel rods have since been removed. At the 2.05 MW Ashford A power station Kent, UK, cooling water for the oil fired engines was obtained from, and returned to, cooling water ponds. The principal cooling mechanism in the ponds was by convection from the water surface. At the 89 MW Back o’ the’ Bank power station in Bolton UK the cooling water was cooled in 4 spray ponds. The small size of the spray droplets improved the heat transfer, increased evaporation, and led to more effective cooling. Each cooling pond had a capacity of 0.75 million gallons per hour (0.95 m3/s). In 1963 the UK’s Central Electricity Generating Board (CEGB) was researching the possibility of using warmed cooling water from power stations to support fish farming both for recreational use and for food. At Grove Road power station in London water was cooled in wooden natural draft cooling towers and fell into cooling water ponds. The CEGB introduced carp (Cyprinus carpio), grass carp, silver carp and Tilapia into the cooling water ponds; the fish grew rapidly in the warm water (up to 27 °C). Zaporizhzhia nuclear power plant, Ukraine, has massive cooling ponds with additional water spray.