Теплофикационные установки АЭС

Особенности теплофикационных установок

Тепловая схема конденсационных атомных теплофикационных электростанций может включать теплообменное оборудование для систем, отвечающих за теплоснабжение. Данное оборудование предполагает использование пара турбины в качестве оптимальной среды для подогрева. Конденсат проходит через теплообменники, а затем через подогревательную систему регенеративного типа возвращается вновь в цикл.

В пар от турбин зачастую, хоть и в незначительных количествах, попадают опасные вещества из контура. В процессе отдачи пара из установки паропреобразователя идет распространение радиоактивности. Если за условиями следят, данная радиоактивность допускается. Таким образом можно свести к минимуму контакт сотрудников с оснащением. На границах АЭС дозиметрический контроль не ведется. Вот почему люди могут контактировать с оборудованием неограниченное количество времени, тем самым подвергая себя опасности.  Неприемлемо создавать систему открытого отпуска тепла паром, который подается потребителем прямо из турбины.

Намного перспективнее использовать атомные электростанции в процессе отпуска тепла пользователям в виде горячего водоснабжения, отопления, а также вентиляции. В данном случае возможно существенное давление горячей воды, которое превышает давление пара. Это исключает нежелательное опадание в теплоноситель радиоактивных компонентов. Но нужно учитывать, что в аварийных инцидентах давление воды может быть низким. Пример – существенные утечки воды и разрыв большой трубы. На двухконтурных электростанциях такие аварии не вызовут существенной активации теплоносителя. Все дело в том, что пар будет радиоактивным лишь при условии, что в цикле станции нарушен режим. Если две аварийные ситуации совпадут по времени, радиоактивные примеси могут попасть в теплоноситель.

Если энергетические установки ТЭЦ отпускают тепло только для собственных нужд атомной электростанции и поселка рядом с ней, то объем его не столь большой. Это не влияет на выбор определенного типа электростанции.

Горячая вода подается для того, чтобы отапливать поселения, отдельные строения и помещения атомной теплофикационной электростанции, осуществлять теплоснабжение установок вентиляции и предусматривать снабжение водой высоких температур. Отопление объектов первого контура и машинного зала осуществляется с помощью подогретого приточного воздуха.

Между парогенератором и реактором ТЭЦ предусмотрен контур. Идет выработка в парогенераторе «чистого» пара. Этот пар не содержит радиоактивных веществ. Этот момент значительно упрощает схему и оснащение. Пар, который был отработан в турбине, можно использовать в теплообменниках пароводяного типа. Они подходят для того, чтобы подогревать сетевую воду.

Принципиальная схема теплоподготовительной установки атомной ТЭЦ

Схема электростанции теплофикационного типа идентична чертежу котельной, которая функционирует на основе пара. Разница заключается только в том, что, подогрев сетевой воды идет в сетевом теплообменнике с помощью пара, который выходит из турбины.

• 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

Если показатель тепла воздуха ниже нормы, идет дополнительный подогрев воды в сети. Происходит это в теплообменнике пикового типа через теплоту отборного или острого редуцированного пара турбины. Давление его выше, чем для сетевого основного нагревателя. Для того чтобы восполнить потери сетевой воды, используется специальный насос подпитки. Также имеется система, которая подготавливает воду к подпитке теплосетей. Подгорев сетевой воды распределяется между двумя теплообменниками: пиковым и основным. Характеризуется оно коэффициентом теплофикации. Это отношение объема турбинного тепла к предельному показателю мощности станции. Для определения оптимального значения данного коэффициента выполняются специальные вычисления технического и экономического характера.

Конфигурация оснащения теплофикационных установок зависит от их показателей мощности и области применения. Оборудование, в задачи которого входит покрыть собственные нужды атомной электростанции и поселка при ней, обычно рассчитано до 120 ГДж/ч (минимальное значение – 60 ГДж/ч). Производится разработка схемы и монтаж нескольких таких установок. При этом одна всегда резервная. Они не сильно влияют на экономичность станции. Именно поэтому в процессе проектирования данных систем и схем всегда предусматривается существенное упрощение.

С целью реализации отопления на электростанциях или промышленных зонах требуется разработать атомную теплоэлектростанцию с отборами высокой мощности регулируемого типа. Обычно предусматривается два отбора. Данная теплоэлектростанция может отпускать пар, давление которого составляет 1,5 МПа, а также горячую воду, температура которой составляет максимум 200 градусов.

Сооружать атомные теплоэлектростанции необходимо для таких нагрузок, которые составляют 2000 ГДж/ч и более. Для таких электростанций подходит реактор любого типа. Чтобы максимально приблизить атомную электростанцию к потребителям тепла, необходимо принять важные компоновочные решения и отказаться от зоны санитарной защиты. В процессе рассмотрения целесообразности применения ядерного топлива можно использовать не только комбинированную выработку, но и раздельную. Иными словами, электроэнергия будет добываться через конденсационные электростанции высокой мощности, а тепло – через котельные, в работе которых предусмотрены низкопотенциальные реакторы. Данные вопросы в настоящий момент изучаются. При этом важно обязательно выполнять технический и экономический анализ.