ТЕПЛОФИКАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ АЭС

В состав тепловой схемы атомных электростанций конденсационного типа могут входить подогреватели сетевой воды для системы теплоснабжения. Это теплообменники поверхностного типа с применением в качестве греющей среды отборного пара турбины. Конденсат греющего пара после теплообменников возвращается в цикл через систему регенеративного подогрева.

Так как в пар турбин даже двухконтурных станций возможно хотя бы незначительное попадание радиоактивных веществ из первого контура, то при отдаче пара из паропреобразовательной установки радиоактивность распространится за пределы станции. В контролируемых условиях такая радиоактивность вполне допустима, так как имеется возможность ограничить время контакта эксплуатационного персонала с таким оборудованием. За пределами АЭС дозиметрический контроль отсутствует. Поэтому время контакта людей с соответствующим оборудованием не ограничивается, что создает определенную опасность, не говоря уже о возможности использования этого пара, не предусмотренной в технологическом процессе предприятия. Поэтому система открытого отпуска теплоты с паром, подающимся потребителям непосредственно из отбора турбин, неприемлем.

Значительно более благоприятны перспективы использования АЭС при отпуске теплоты потребителю в виде горячей воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения (теплофикация). В этом случае давление нагреваемой воды может быть большим, чем давление греющего пара, и тем самым будет исключено перетекание радиоактивной среды в теплоноситель. Однако надо иметь в виду, что в аварийных ситуациях давление сетевой воды может оказаться ниже, например, при разрыве крупной трубы и больших утечках воды. На двухконтурной АЭС даже такая авария не вызовет сколько-нибудь серьезной активации теплоносителя, так как греющий пар может быть заметно радиоактивным только в случае нарушения режима в самом цикле станции. Лишь при совпадении во времени двух аварийных ситуаций возможно попадание радиоактивных примесей в теплоноситель.

Если теплота, отпускаемая энергетическими установками, ограничивается лишь собственными нуждами АЭС и поселка при ней, то количество ее невелико и не должно оказывать влияния на выбор типа станции.

Подача потребителю горячей воды производится для отопления поселка, зданий и помещений АЭС, теплоснабжения калориферов вентиляционных установок, горячего водоснабжения и др. Помещения первого контура и машинный зал отапливаются за счет подогрева приточного воздуха.

На рис. 2.6 показана принципиальная схема теплоподготовительной установки атомной ТЭЦ (АТЭЦ) с реакторами типа ВВЭР и конденсационными турбинами с отбором пара (типа Т или ТК).

Между реактором 17 и парогенератором 1 включен промежуточный контур. В парогенераторе вырабатывается «чистый» пар, т.е. пар, не загрязненный радиоактивными веществами. Это обстоятельство позволяет существенно упростить схему и оборудование теплоподогревательной установки АТЭЦ, так как пар, отработавший в турбине, может быть использован в теплофикационных пароводяных подогревателях 5 – 7 для непосредственного подогрева сетевой воды.

Тепловая схема теплофикационной установки АЭС принципиально аналогична тепловой схеме паровой котельной с той лишь разницей, что сетевая вода подогревается в основном сетевом подогревателе паром из отбора турбины.

Рис. 3. . Принципиальная схема теплоподготовительной установки атомной ТЭЦ

1 –парогенератор; 2 – паровая турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – 7 - теплофикационные подогреватели нижней, средней и верхней ступеней; 8 – бустерный насос; 9 – сетевой насос; 10 – химводоподготовка; 11 – деаэратор подпиточной воды; 12 – подпиточный насос; 13 – регулятор подпитки; 14 – насос химводоподготовки; 15, 16 – обратный и подающий коллекторы сетевой воды; 17 – ядерный реактор; 18 – компенсатор объема; 19 - насос промежуточного контура; 20 – конденсатный насос; 21 – сепаратор влаги; 22 - регенеративные подогреватели низкого давления; 23 – деаэратор; 24 – питательный насос; 25 - регенеративные подогреватели высокого давления; 26 - пароперегреватель; 27 – редукторы; 28 – регенеративный подогреватель среднего давления

При низких температурах наружного воздуха сетевая вода дополнительно подогревается в пиковом подогревателе сетевой воды за счет теплоты редуцированного острого или отборного пара турбины более высокого давления, чем для основного сетевого подогревателя. Для восполнения потерь сетевой воды предусматривается подпиточный насос и установка подготовки воды для подпитки теплосети. Распределение подогрева сетевой воды между основным и пиковым подогревателями характеризуется коэффициентом теплофикации, как отношение количества тепла из отбора турбин к максимальной установленной тепловой мощности станции. Оптимальное значение коэффициента определяется из технико-экономических расчетов.

Схемы и состав оборудования теплофикационных установок существенно зависят от их назначения и тепловой мощности. Установки предназначенные для покрытия собственных нужд АЭС и ее жилого поселка, рассчитывают на 60 – 120 ГДж/ч. На станции монтируют две-три такие установки, из к5оторых одна резервная. Их влияние на тепловую экономичность станции невелико, поэтому при проектировании этих установок прежде всего стремятся к их упрощению.

Для промышленного теплоснабжения и отопления крупного жилого района от атомной электростанции необходима разработка атомной ТЭЦ с регулируемыми мощными отборами (обычно двумя отборами). Такая ТЭЦ могла бы отпускать, например, пар с давлением 1,5 МПа и горячую воду с температурой до 200°С.

Сооружение АТЭЦ целесообразно для нагрузок 2000 ГДж/ч и выше. В принципе для нее может быть использована схема с любым реактором. Однако, для максимально возможного приближения АТЭЦ к тепловым к потребителям, должны быть приняты такие компоновочные решения, которые сделали бы возможность отказ от санитарно-защитной зоны. При рассмотрении целесообразности ядерного топлива для централизованного теплоснабжения кроме комбинированной выработки тепла и электроэнергии возможна и раздельная выработка – получение электроэнергии от мощных конденсационных электростанций, а тепла – от атомных котельных, использующих низкопотенциальные атомные реакторы. Вопросы эти находятся в стадии разрешения и безусловным при этом должен быть технико-экономический анализ.

Вопросы для самоподготовки

1. Назовите основные преимущества использования АЭС для отпуска тепла потребителям в виде горячей воды по сравнению с отпуском пара.

2. Приведите схему теплофикационной установки АЭС.

3. Чем необходимо руководствоваться при выборе схемы и состава оборудования теплофикационной установки АЭС?

4. Назовите пути и способы решения проблем теплоснабжения от атомной электростанции промышленных предприятий и крупного жилого массива.