СПОСОБ РАБОТЫ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ Российский патент 2017 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на атомных электрических станциях.

Известен способ работы атомной электрической станции [Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции: Изд. 2-е, перераб. и дополн. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1974. - 359 с: ил.] реализующийся следующим образом: тепловую энергию, отбираемую теплоносителем в активной зоне ядерного реактора главным циркуляционным насосом, направляют в парогенератор, при этом вырабатываемый в парогенераторе насыщенный пар поступает в цилиндр высокого давления паровой турбины, далее нар направляют в сепаратор-пароперегреватель, затем перегретый пар поступает в цилиндры низкого давления паровой турбины, при этом механическую энергию вращения вала паровой турбины передают ротору турбогенератора, в турбогенераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию, а полностью отработавший пар из паровой турбины направляется в конденсатор, где он конденсируется при охлаждении его охлаждающей водой. Образовавшийся конденсат из конденсатора перекачивают конденсатным насосом через систему регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, а затем питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления в парогенератор. В регенеративных подогревателях происходит нагрев конденсата и питательной воды паром регенеративных отборов турбины.

Недостатком аналога является малая энергетическая эффективность работы такой атомной электрической станции.

В качестве прототипа принимаем способ работы атомной электрической станции [см. пособие: «Пособие службы подготовки персонала Балаковской АЭС по эксплуатации энергоблока ВВЭР-1000».: том 5, часть 1: «Системы турбинного отделения турбоустановки К-1000-60/1500-2», стр. 231-281 // Мин. РФ по атомной энергии концерн «Росэнергоатом» служба подготовки персонала Балаковской АЭС], заключающийся в том, что тепловую энергию, отбираемую теплоносителем в активной зоне ядерного реактора, главным циркуляционным насосом направляют в парогенератор, далее подают насыщенный пар из парогенератора в цилиндр высокого давления паровой турбины, далее пар направляют в сепаратор-пароперегреватель, затем перегретый пар поступает в цилиндры низкого давления паровой турбины, при этом механическую энергию вращения вала паровой турбины передают ротору турбогенератора, далее отработавший пар из цилиндров низкого давления паровой турбины направляют в конденсатор, образовавшийся конденсат перекачивают конденсатным насосом через систему регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, а затем питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления в парогенератор, при этом осуществляют постоянное охлаждение системы газоохлаждения турбогенератора путем циркуляции охлаждающего дистиллята через теплообменники системы водяного охлаждения обмотки статора генератора, теплообменники газоохладителей генератора и теплообменники воздухоохладителей возбудителя и выпрямителя, затем нагретый дистиллят подают в теплообменники охлаждения дистиллята.

Недостатком данного способа работы атомной электрической станции является ее малая энергетическая эффективность вследствие потерь тепловой энергии системы газоохлаждения турбогенератора с охлаждающей водой.

Задачей изобретения является разработка способа работы атомной электрической станции, позволяющего повысить КПД атомной электрической станции.

Технический результат заключается в уменьшении расхода пара из турбины на систему регенеративных подогревателей низкого давления за счет использования тепловых потерь системы газоохлаждения турбогенератора при нагреве основного конденсата в одном из подогревателей низкого давления первой ступени.

Технический результат достигается за счет способа работы атомной электрической станции, заключающегося в том, что тепловую энергию, отбираемую теплоносителем в активной зоне ядерного реактора, главным циркуляционным насосом направляют в парогенератор, далее подают насыщенный пар из парогенератора в цилиндр высокого давления паровой турбины, далее пар направляют в сепаратор-пароперегреватель, затем перегретый пар поступает в цилиндры низкого давления паровой турбины, при этом механическую энергию вращения вала паровой турбины передают ротору турбогенератора, далее отработавший пар из цилиндров низкого давления паровой турбины направляют в конденсатор, образовавшийся конденсат перекачивают конденсатным насосом через систему регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, а затем питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления в парогенератор, при этом осуществляют постоянное охлаждение системы газоохлаждения турбогенератора путем циркуляции охлаждающего дистиллята через теплообменники системы водяного охлаждения обмотки статора генератора, теплообменники газоохладителей генератора и теплообменники воздухоохладителей возбудителя и выпрямителя, затем нагретый дистиллят подают в теплообменники охлаждения дистиллята, при этом перед подачей нагретого дистиллята в теплообменники охлаждения дистиллята его предварительно подают в теплообменник-испаритель теплового насоса, а полученную от нагретого дистиллята тепловую энергию преобразуют и подводят в теплообменник-конденсатор теплового насоса, который выполнен в едином корпусе с одним из подогревателей низкого давления первой ступени, в котором происходит нагрев части основного конденсата за счет теплоты от низкокипящего теплоносителя теплового насоса.

На фиг. представлена схема атомной электрической станции, в которой может быть реализован данный способ.

Сущность данного способа заключается в следующем: тепловую энергию, отбираемую теплоносителем в активной зоне ядерного реактора, главным циркуляционным насосом направляют в парогенератор, при этом вырабатываемый в парогенераторе насыщенный пар поступает в цилиндр высокого давления паровой турбины, далее пар направляют в сепаратор-пароперегреватель, затем перегретый пар поступает в цилиндры низкого давления паровой турбины, при этом механическую энергию вращения вала паровой турбины передают ротору турбогенератора, полностью отработавший пар из цилиндров низкого давления паровой турбины направляют в конденсатор, где он конденсируется при охлаждении его охлаждающей водой, образовавшийся конденсат из конденсатора перекачивают конденсатным насосом через систему регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, а затем питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления в парогенератор, при этом осуществляют постоянное охлаждение системы газоохлаждения турбогенератора путем циркуляции охлаждающего дистиллята через теплообменники системы водяного охлаждения обмотки статора генератора, теплообменники газоохладителей генератора и теплообменники воздухоохладителей возбудителя и выпрямителя, далее нагретый дистиллят системы газоохлаждения турбогенератора подают в теплообменник-испаритель теплового насоса, затем дистиллят охлаждают в теплообменниках охлаждения дистиллята охлаждающей водой из системы технического водоснабжения, полученную от нагретого дистиллята тепловую энергию в теплообменнике-испарителе теплового насоса преобразуют в абсорбере теплового насоса и генераторе теплового насоса, где между генератором теплового насоса и абсорбером теплового насоса происходит тепломассообмен и преобразование энергий низкокипящего теплоносителя, далее тепловую энергию подводят в теплообменник-конденсатор теплового насоса, выполненного в едином корпусе с одним из подогревателей низкого давления первой ступени в системе регенеративных подогревателей низкого давления.

Способ реализуется атомной электрической станцией с абсорбционным тепловым насосом, изображенной на фиг., которая состоит из ядерного реактора 1, главного циркуляционного насоса 2, парогенератора 3, цилиндра высокого давления паровой турбины 4, сепаратора-пароперегревателя 5, цилиндров низкого давления паровой турбины 6, турбогенератора 7, системы газоохлаждения турбогенератора (на фиг. не обозначено), состоящей из теплообменников системы водяного охлаждения обмотки статора генератора 8, теплообменников газоохлаждения генератора 9, теплообменников охлаждения возбудителя и выпрямителя 10, теплообменников охлаждения дистиллята 11, абсорбционного теплового насоса (па фиг. не обозначен), состоящего из теплообменника-испарителя теплового насоса 12, абсорбера теплового насоса 13 и генератора теплового насоса 14, теплообменника-конденсатора теплового насоса 17, также атомная электрическая станция включает конденсатор паровой турбины 15, конденсатный насос 16, систему регенеративных подогревателей низкого давления 18, состоящую из трех подогревателей низкого давления первой ступени 19, двух подогревателей низкого давления второй ступени 20, одного подогревателя низкого давления третей ступени 21 и одного подогревателя низкого давления четвертой ступени 22, а также деаэратора 23, питательного насоса 24 и подогревателей высокого давления 25.

Рассмотрим примеры осуществления способа работы атомной электрической станции.

Пример реализации способа работы атомной электрической станции с использованием абсорбционного теплового насоса (фиг.). Тепловую энергию, отбираемую теплоносителем (на фиг. не обозначено) в активной зоне ядерного реактора 1, направляют главным циркуляционным насосом 2 в парогенератор 3, при этом вырабатываемый в парогенераторе 3 насыщенный пар подают в цилиндр высокого давления паровой турбины 4, далее пар направляют в сепаратор-пароперегреватель 5, откуда перегретый пар поступает в цилиндры низкого давления паровой турбины 6, при этом механическую энергию вращения вала паровой турбины передают ротору турбогенератора (на фиг. не обозначено), в турбогенераторе 7 механическая энергия преобразуется в электрическую энергию, при этом осуществляют постоянное охлаждение системы газоохлаждения турбогенератора путем циркуляции охлаждающего дистиллята через теплообменники системы водяного охлаждения обмотки статора генератора 8, теплообменники газоохладителей генератора 9, теплообменники воздухоохладителей возбудителя и выпрямителя 10, затем нагретый дистиллят подают в теплообменник-испаритель теплового насоса 12, в котором происходит испарение низкокипящего теплоносителя теплового насоса. Испарившийся низкокипящий теплоноситель теплового насоса направляется в абсорбер теплового насоса 13, между генератором теплового насоса 14 и абсорбером теплового насоса 13 происходит тепломассообмен и преобразование энергий низкокипящего теплоносителя, затем дистиллят доохлаждают в теплообменниках охлаждения дистиллята 11 охлаждающей водой из системы технического водоснабжения.

Полностью отработавший пар из цилиндров низкого давления паровой турбины 6 направляется в конденсатор паровой турбины 15, где он конденсируется при охлаждении его охлаждающей водой. Образовавшийся конденсат из конденсатора паровой турбины 15 перекачивается конденсатным насосом 16 через систему регенеративных подогревателей низкого давления 18, состоящую из трех подогревателей низкого давления первой ступени 19, при этом к теплообменнику конденсатору теплового насоса 17, выполненному в едином корпусе с одним из подогревателей низкого давления первой ступени 19, подводится тепловая энергия от низкокипящего теплоносителя теплового насоса, полученная от дистиллята системы газоохлаждения турбогенератора, тем самым достигается технический результат, затем конденсат подогревается в двух подогревателях низкого давления второй ступени 20, одном подогревателе низкого давления третей ступени 21 и одном подогревателе низкого давления четвертой ступени 22, деаэрируется в деаэраторе 24, затем питательным насосом 23 подается в подогреватели высокого давления 25 и далее в парогенератор 3.

Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ работы атомной электрической станции заключается в том, что тепловую энергию, отбираемую теплоносителем в активной зоне ядерного реактора, главным циркуляционным насосом направляют в парогенератор, далее подают насыщенный пар из парогенератора в паровую турбину и передают механическую энергию вращения вала паровой турбины ротору турбогенератора, при этом отработавший пар из паровой турбины направляют в конденсатор, образовавшийся в конденсаторе паровой турбины конденсат перекачивают конденсатным насосом через систему регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, а затем питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления в парогенератор, при этом осуществляют постоянное охлаждение системы газоохлаждения турбогенератора путем циркуляции охлаждающего дистиллята, затем нагретый дистиллят системы газоохлаждения турбогенератора подают в теплообменник-испаритель теплового насоса, далее нагретый дистиллят направляют в теплообменники охлаждения дистиллята, а полученную в теплообменнике-испарителе теплового насоса тепловую энергию преобразуют и подводят в теплообменник-конденсатор теплового насоса, который выполнен в едином корпусе с одним из подогревателей низкого давления первой ступени, в котором происходит нагрев части основного конденсата за счет теплоты от низкокипящего теплоносителя теплового насоса. Изобретение позволяет уменьшить расхода пара из турбины на систему регенеративных подогревателей низкого давления за счет использования тепловых потерь системы газоохлаждения турбогенератора при нагреве основного конденсата в одном из подогревателей низкого давления первой ступени. 1 ил.

Способ работы атомной электрической станции, заключающийся в том, что тепловую энергию, отбираемую теплоносителем в активной зоне ядерного реактора, главным циркуляционным насосом направляют в парогенератор, далее подают насыщенный пар из парогенератора в цилиндр высокого давления паровой турбины, далее пар направляют в сепаратор-пароперегреватель, затем перегретый пар поступает в цилиндры низкого давления паровой турбины, при этом механическую энергию вращения вала паровой турбины передают ротору турбогенератора, далее отработавший пар из цилиндров низкого давления паровой турбины направляют в конденсатор, образовавшийся конденсат перекачивают конденсатным насосом через систему регенеративных подогревателей низкого давления в деаэратор, а затем питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления в парогенератор, при этом осуществляют постоянное охлаждение системы газоохлаждения турбогенератора путем циркуляции охлаждающего дистиллята через теплообменники системы водяного охлаждения обмотки статора генератора, теплообменники газоохладителей генератора и теплообменники воздухоохладителей возбудителя и выпрямителя, затем нагретый дистиллят подают в теплообменники охлаждения дистиллята, отличающийся тем, что перед подачей нагретого дистиллята в теплообменники охлаждения дистиллята его предварительно подают в теплообменник-испаритель теплового насоса, а полученную от нагретого дистиллята тепловую энергию преобразуют и подводят в теплообменник-конденсатор теплового насоса, который выполнен в едином корпусе с одним из подогревателей низкого давления первой ступени, в котором происходит нагрев части основного конденсата за счет теплоты от низкокипящего теплоносителя теплового насоса.