СПОСОБ ОТПУСКА ТЕПЛА ОТ ДВУХКОНТУРНЫХ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ С ВОДООХЛАЖДАЕМЫМИ РЕАКТОРАМИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК G21D5/14 

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электрических станций (АЭС) двухконтурного типа с водоводяными реакторами, в частности изобретение может быть применено на серийных и проектируемых блоках АЭС с реакторами и турбинами, имеющими подогреватели высокого давления (ПВД).

Известен способ отпуска тепла при использовании нерегулируемых отборов турбоагрегатов АЭС (см. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. - М.: Энергоатомиздат, 1987 г., с.167). Для осуществления такого отпуска тепла используют пар регенеративных отборов, подогревателей низкого давления (ПНД). Отборный пар направляют на подогреватели сетевой воды (ПСВ) для нагрева ее до определенной температуры, например, используют температурный график тепловой сети 150/70°С.

Недостатком известного способа отпуска тепла является то, что при отборе пара на ПСВ происходит уменьшение электрической мощности турбоагрегата.

Известен также способ получения дополнительной мощности на атомной паротурбинной установке путем отключения отборов пара на подогреватели и пропуска отборного пара через турбину, подачи пара в цилиндр низкого давления из расширителя дренажа греющего пара промежуточного сепаратора-пароперегревателя, сообщенного по дренажу с подогревателями высокого давления, подачи питательной воды в парогенератор, включенный в контур ядерного реактора, и получения в нем пара от подвода тепла теплоносителя, циркулирующего через парогенератор (см. авторское свидетельство СССР №1067232 "Паротурбинная установка"/Аминов Р.З., Хрусталев В.А., Калугин В.Ф.//БИ №2, 1984.).

Недостатком такого способа является отсутствие компенсации подогрева питательной воды при отключении отборов пара на ПВД, а также необходимость форсировки цилиндра низкого давления (ЦНД) для увеличения электрической мощности турбоагрегата и, вследствие этого, увеличение расхода пара в конденсатор, что значительно ухудшает надежность последних ступеней и турбины в целом. Кроме того, способ может быть применен лишь для форсировки мощности турбоагрегата.

Известен также способ получения дополнительной мощности на атомной паротурбинной установке путем отключения отборов пара на подогреватели и пропуска отборного пара через турбину, подачи пара в цилиндр низкого давления из расширителя дренажа греющего пара промежуточного сепаратора-пароперегревателя сообщенного по дренажу с подогревателями высокого давления, подачи питательной воды в парогенератор, включенный в контур ядерного реактора и получения в нем пара от подвода тепла теплоносителя, циркулирующего через парогенератор. При этом с отключением дренажей греющего пара промежуточного сепаратора-пароперегревателя от подогревателей высокого давления, и отборов пара на последние, питательную воду подогревают теплоносителем контура ядерного реактора после парогенератора (см. авторское свидетельство СССР №917645, МПК G 21 D 5/06, 1980).

Недостатком известного способа является необходимость форсировки ЦНД для увеличения электрической мощности турбоагрегата и, вследствие этого, увеличение расхода пара в конденсатор, что значительно ухудшает надежность последних ступеней и турбины в целом, а также применение регулирующих органов на паропроводах системы регенерации ПВД, приводящих к снижению надежной работы системы регенерации в целом. Кроме того, известный способ может быть применен лишь для форсировки мощности турбоагрегата.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является известный отпуск тепла от двухконтурных атомных станций при использовании нерегулируемых отборов турбоагрегатов АЭС (Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. - М.: Высшая школа, 1974, с.23, рис. 11.2а). Для осуществлении такого отпуска тепла сетевую воду нагревают паром из регенеративных отборов турбоагрегата АЭС.

Недостатком известного способа отпуска тепла является снижение электрической мощности турбоагрегата.

Задачей настоящего изобретения является компенсация снижения электрической мощности при отпуске тепловой нагрузки от турбоагрегатов АЭС.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании настоящего изобретения, являются:

- повышение надежности функционирования турбоагрегатов путем разгрузки последних ступеней, при использовании нерегулируемых регенеративных отборов для отпуска тепловой энергии;

- разгрузка ПВД по пару за счет байпасирования части питательной воды;

- догрев байпасированной питательной воды, за счет теплообмена между теплоносителем первого контура и питательной водой либо в водяном подогревателе первого контура, либо в специально выделенной секции в парогенераторе и, как следствие, снижение температуры теплоносителя первого контура;

- возможность осуществлять плавное регулирование расхода пара в ПВД посредством регулирования расхода питательной воды через ПВД трехходовым клапаном, используя модернизированные схемы, в которых отсутствуют регулирующие органы (например, отсечные клапаны) на паропроводах отборов цилиндра высокого давления (ЦВД), что позволяет обеспечить надежную работу системы регенерации в целом.

Поставленная задача достигается тем, что в способе отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами посредством нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях паром из нерегулируемых отборов турбин, согласно изобретению по первому варианту одновременно производят нагрев сетевой и питательной воды при увеличении расхода пара из регенеративных отборов цилиндра низкого давления турбин, за счет частичной разгрузки подогревателей высокого давления, при байпасировании части питательной воды и подогреве ее в дополнительно устанавливаемом водяном подогревателе первого контура на холодной нитке теплоносителя.

Одновременное увеличение расхода пара в ЦНД турбин, путем частичной разгрузки ПВД, при байпасировании части питательной воды, и подогрев ее в дополнительно устанавливаемом водяном подогревателе первого контура на холодной нитке теплоносителя приводят к компенсации недоотпуска электроэнергии и увеличению тепловой мощности реактора.

Поставленная задача достигается также тем, что в способе отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами посредством нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях паром из нерегулируемых отборов турбин, согласно изобретению по второму варианту одновременно производят нагрев сетевой и питательной воды при увеличении расхода пара из регенеративных отборов цилиндра низкого давления турбин, за счет частичной разгрузки подогревателей высокого давления, при байпасировании части питательной воды и догреве ее в специально выделенной секции парогенератора, находящейся на трубопроводах теплоносителя первого контура, примыкающего к отводящему коллектору парогенератора.

Одновременное увеличение расхода пара в ЦНД турбин, путем частичной разгрузки ПВД, при байпасировании части питательной воды и догреве ее в специально выделенной секции парогенератора, находящейся на трубопроводах теплоносителя первого контура, примыкающего к отводящему коллектору парогенератора, также приводит к компенсации электрической мощности и обеспечивает снижение температуры теплоносителя первого контура.

В настоящей заявке на выдачу патента на изобретение соблюдено требование единства изобретения, поскольку заявленные технические решения способов отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами (по первому и второму вариантам) предназначены для решения одной и той же технической задачи: компенсации снижения электрической мощности при отпуске тепловой нагрузки от турбоагрегатов АЭС.

Настоящее изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема атомной паротурбинной установки, реализующей способ отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами по первому варианту; на фиг.2 - принципиальная схема атомной паротурбинной установки, реализующей способ отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами по второму варианту.

Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - парогенератор; 2 - поверхности нагрева парогенератора 1; 3 - холодные петли циркуляции теплоносителя; 4 - главный циркуляционный насос; 5 - горячие петли циркуляции теплоносителя; 6 - цилиндр высокого давления турбоагрегата; 7 и 8 - паропроводы; 9 - подогреватель питательной воды высокого давления (ПВД); 10 - промежуточный сепаратор-пароперегреватель; 11 - деаэратор; 12 - цилиндр низкого давления турбоагрегата (ЦНД); 13 - трехходовой клапан, распределяющий потоки питательной воды на байпасную линию 21 и на ПВД 9; 14 - подогреватель питательной воды первого контура циркуляции теплоносителя (по первому варианту, фиг.1), либо дополнительная секция в парогенераторе 1 (по второму варианту, фиг.2); 15 - подогреватель питательной воды низкого давления (ПНД); 16 - подогреватель сетевой воды (ПСВ); 17 - конденсатор; 18 - тепловые пункты потребителя; 19 - трубопровод сетевой воды; 20 - перекачивающие насосы сетевой воды; 21 - байпасная линия питательной воды.

Установка, реализующая способ отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами, по первому варианту (фиг.1), содержит парогенератор 1, через поверхности 2 нагрева которого и последовательно через холодные петли 3, главный циркуляционный насос 4, активную зону ядерного реактора и горячие петли 5 циркулирует теплоноситель.

Парогенератор 1 подключен к цилиндру высокого давления (ЦВД) 6 с паропроводами 7 и 8 отбора пара на ПВД 9. ЦВД 6 на выходе сообщен по пару с промежуточным сепаратором-пароперегревателем 10, деаэратором 11 и ЦНД 12. Деаэратор 11 сообщен по питательной воде с трехходовым клапаном 13, ПВД 9 и подогревателем 14 питательной воды первого контура. ЦНД 12 подключен по пару с подогревателями низкого давления (ПНД) 15 и подогревателями сетевой воды (ПСВ) 16, а по конденсату с конденсатором 17. Сетевая вода циркулирует через ПСВ 16 и тепловые пункты потребителя 18 посредством трубопроводов 19 и насосов 20 (фиг.1).

При покрытии тепловых нагрузок по трубопроводу 19 осуществляется циркуляция сетевой воды и пропорционально расходу сетевой воды увеличивается отбор пара из регенеративных отборов ЦНД 12. Соответственно этому увеличению расхода пара в ЦВД 6 уменьшается количество отбираемого пара на ПВД 9, за счет обвода части питательной воды помимо ПВД 9 посредством трехходового клапана 13 и байпасной линии 21. Отведенная по байпасной линии 21 питательная вода нагревается в подогревателе 14 (фиг.1).

Обвод питательной воды осуществляется по байпасной линии 21 после деаэратора 11 и перед ПВД 9, при этом регулирование расхода пара осуществляется количеством питательной воды, проходящей через них, поэтому паропроводы 7 и 8 не имеют регулирующих органов. Это упрощает схему и эксплуатацию турбоагрегата, а также увеличивает надежность системы регенерации.

Установка, реализующая способ отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами, по второму варианту (фиг.2), содержит структурные элементы аналогичные элементам схемы, приведенной на фиг.1, но при этом функцию подогревателя питательной воды выполняет специальная секция 14 в парогенераторе 1, включаемую в работу при отпуске тепла от турбоагрегатов АЭС.

Реализация способа отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами, по второму варианту, осуществляется посредством подвода байпасированной питательной воды в специальную секцию 14 парогенератора 1 (фиг.2), находящуюся на трубопроводах теплоносителя первого контура, примыкающего к отводящему коллектору парогенератора 1, что обеспечивает снижение температуры теплоносителя.

Таким образом, посредством использования способа отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами (по первому и второму вариантам) осуществляется покрытие тепловой нагрузки с компенсацией недовыработки электрической мощности без форсировки последних ступеней ЦНД.

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электрических станций (АЭС) двухконтурного типа с водоводяными реакторами, в частности изобретение может быть применено на серийных и проектируемых блоках АЭС с реакторами и турбинами, имеющими подогреватели высокого давления (ПВД). Технический результат - компенсация снижения электрической мощности при отпуске тепловой нагрузки от турбоагрегатов АЭС. В способе отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами посредством нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях паром из нерегулируемых отборов турбин, по первому варианту, одновременно с отбором пара на теплоснабжение производится подогрев питательной воды за счет формирования реактора путем увеличения расхода пара в цилиндре низкого давления турбин, за счет частичной разгрузки подогревателей высокого давления, при байпасировании части питательной воды и подогреве ее в дополнительно устанавливаемом водяном подогревателе первого контура на холодной нитке теплоносителя. В способе отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами, по второму варианту, одновременно с отбором пара на теплоснабжение производится подогрев питательной воды за счет формирования реактора путем увеличения расхода пара в цилиндре низкого давления турбин, за счет частичной разгрузки подогревателей высокого давления, при байпасировании части питательной воды и догреве ее в специально выделенной секции парогенератора, находящейся на трубопроводах теплоносителя первого контура, примыкающего к отводящему коллектору парогенератора. 2 c.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами посредством нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях паром из нерегулируемых отборов турбин, отличающийся тем, что одновременно производят нагрев сетевой и питательной воды при увеличении расхода пара из регенеративных отборов цилиндра низкого давления турбин и при частичной разгрузке подогревателей высокого давления за счет байпасирования части питательной воды и подогрева ее в дополнительно устанавливаемом водяном подогревателе первого контура на холодной нитке теплоносителя.2. Способ отпуска тепла от двухконтурных атомных электрических станций с водоохлаждаемыми реакторами посредством нагрева сетевой воды в сетевых подогревателях паром из нерегулируемых отборов турбин, отличающийся тем, что одновременно производят нагрев сетевой и питательной воды при увеличении расхода пара из регенеративных отборов цилиндра низкого давления турбин и при частичной разгрузке подогревателей высокого давления за счет байпасирования части питательной воды и подогрева ее в специально выделенной секции парогенератора, находящейся на трубопроводах теплоносителя первого контура, примыкающего к отводящему коллектору парогенератора.