Способ повышения эффективности аварийного резервирования собственных нужд двухконтурной АЭС Российский патент 2024 года по МПК G21D5/00 

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на атомных электрических станциях (АЭС) с водоохлаждаемыми реакторами.

Известен способ бесперебойного электроснабжения собственных нужд АЭС (патент РФ на изобретение №2702100, МПК G21D 3/00(2006.01) опубликовано 2019.10.04). Известный способ предусматривает резервирование собственных нужд АЭС при полном обесточивании путем использование энергии остаточного тепловыделения активной зоны реактора для генерации пара, используемого в качестве рабочего тела в дополнительной паровой турбине, генерирующей в аварийном режиме требуемую для расхолаживания необходимую электроэнергию.

Необходимым условием бесперебойного электроснабжения собственных нужд при наступлении аварийной ситуации является работа под нагрузкой дополнительной турбины в штатном режиме на свежем паре парогенераторов с подключенным электрогенератором к необходимым потребителям собственных нужд параллельно с энергосистемой. При отключении от энергосистемы в аварийной ситуации дополнительная турбина подхватывает нагрузку собственных нужд.

Особенностью предложенного способа является необходимость круглосуточной работы в штатном режиме дополнительной турбины за счет снижения расхода пара на основном турбоагрегате, что требует прикрытия регулирующего клапана, дросселирования свежего пара и снижения коэффициента полезного действия основного турбоагрегата.

Указанный недостаток частично устраняется путем аккумулирования внепиковой (ночной) электроэнергии с последующим увеличением на этой основе расхода свежего пара в часы максимума потребления электроэнергии в энергосистеме.

Известен способ увеличения расхода свежего пара из парогенераторов на основе подогрева питательной воды после подогревателей высокого давления аккумулированным теплом (патент РФ на изобретение №2680380 С1, МПК G21D 5/00). Сущность изобретения заключается в установке на АЭС теплового аккумулятора и дополнительной маломощной паротурбинной установки. Питательную воду предлагается после подогревателей высокого давления подогревать в тепловом аккумуляторе, что позволит получить дополнительный расход пара при той же мощности реактора и парогенератора. Дополнительный расход пара может быть использован в дополнительной паротурбинной установке, что позволит не перегружать основную паротурбинную установку. Кроме того, дополнительная паротурбинная установка может быть использована в ситуациях с обесточиванием для электроснабжения собственных нужд АЭС посредством использования энергии остаточного тепловыделения реактора.

Основным недостатком является то, что использование теплового аккумулятора ограничено во времени, т.е. подогрев может осуществляться только до полной разрядки теплового аккумулятора, а затем его необходимо снова «заряжать», в период «зарядки» расход пара через основную паротурбинную установку будет снижен.

Также в качестве аккумулирования тепла может служить получение электролизного водорода с последующим его сжиганием для подогрева питательной воды (патент РФ на изобретение №2709783 С1, МПК G21D 5/00 (2006.01) F22B 1/26 (2006.01) F01K 3/18 (2006.01) F02C 3/30 (2006.01)). Сущность изобретения заключается в повышении эффективности и надежности использования водородного топлива для повышения мощности АЭС за счет увеличения расхода рабочего тела через парогенератор (ПГ) вследствие дополнительного подогрева питательной воды после подогревателей высокого давления выше номинальной температуры за счет тепла продуктов сгорания водорода в кислороде, но не выше температуры кипения при данном давлении перед подачей в ПГ.

Основным недостатком является то, что работа дополнительной паровой турбины с полной нагрузкой в известных системах аккумулирования носит кратковременный характер, только в период прохождения максимума электропотребления, а в остальное время для ее загрузки потребуется снижать расход пара на основной турбоагрегат, что приведет к снижению его экономичности.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ повышения мощности энергоблока путем установки экономайзерного подогревателя питательной воды (патент РФ на изобретение №2449391 С2, МПК G21D).

Суть изобретения состоит в использовании дополнительного теплообменника, подключенного в первый контур после реакторного парогенератора. Такой подогрев питательной воды до температуры насыщения перед подачей его в парогенератор существенно повышает производительность парогенератора, а следовательно, и электрической мощности турбины при тех же самых поверхностях теплообмена. Такое решение позволяет получить постоянное в течение суток увеличение расхода свежего пара.

Основным недостатком является то, что при повышении расхода свежего пара требуется дорогостоящая модернизация паротурбинной установки.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности бесперебойного электроснабжения собственных нужд путем комбинирования дополнительной паровой турбины в сочетании с экономайзерным подогревателем питательной воды перед подачей ее в парогенератор, увеличивающим расход свежего пара.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение эффективности бесперебойного обеспечения энергоснабжения собственных нужд АЭС при наступлении полного обесточивания станции.

Предложенный способ позволяет решить задачу повышения эффективности двухконтурных АЭС, использующих дополнительную паровую турбину небольшой мощности для аварийного резервирования собственных нужд.

Заявляемое техническое решение поясняется с помощью ФИГ. 1, на которой представлена схема, где позициями обозначены:

1 - Реакторная установка, 2 - Парогенератор, 3 - Экономайзер, 4 - Главный циркуляционный насос (ГЦН), 5 - ЦВД основной ПТУ, 6 - Сепаратор, 7 - Пароперегреватель, 8 - ЦНД основной ПТУ, 9 - Генератор основной ПТУ, 10 - конденсатор основной ПТУ, 11 - ЦВД дополнительной ПТУ, 12 - ЦНД дополнительной ПТУ, 13 - Генератор дополнительной ПТУ, 14 - Масляный выключатель, 15 - Закрытое распределительное устройство, 16 - БРУ-К, 17 - Конденсатор дополнительной ПТУ, 18 - Стопорный клапан, 19 - Конденсатный насос дополнительный, 20 - Конденсатный насос основной, 21 - ПНД, 22 - деаэратор, 23 - Питательный насос основной, 24 - Питательный насос дополнительный, 25 - ПВД.

Способ повышения эффективности аварийного резервирования собственных нужд энергоблока двухконтурной (АЭС) включает в себя: основную паровую турбину с цилиндрами высокого (ЦВД) - и низкого (ЦНД) давления, сепаратор, промежуточный перегреватель, подогреватели низкого (ПНД) и высокого (ПВД) давления, деаэратор, быстродействующую редукционную установку(БРУ), подогреватель-экономайзер, служащий для подогрева питательной воды перед входом в парогенератор (ПГ) за счет теплоты теплоносителя первого контура на выходе из парогенератора, устройство парораспределения перед входом в ЦВД основной турбины, к которому подключена дополнительная паротурбинная установка, которая в случае полного обесточивания атомной станции продолжает снабжать электроэнергией свои собственные нужды, необходимые для расхолаживания реактора, причем дополнительная турбина продолжает работать на паре, вырабатываемом в парогенераторе (ПГ) за счет остаточного тепловыделения в активной зоне реактора, несмотря на отключение основной и дополнительной турбины от энергосистемы, при этом избыточная часть пара отводится через БРУ-К и направляется в конденсатор дополнительной турбины, отличающийся комбинированием дополнительной паровой турбины с энергоблоком (ЭБ), использующим экономайзерный подогрев питательной воды, обеспечивающим непрерывную работу под нагрузкой дополнительной паровой турбины в течение суток и резервирование собственных нужд без снижения мощности и экономичности основного турбоагрегата.

Способ повышения эффективности аварийного резервирования собственных нужд двухконтурной АЭС работает следующим образом: результат достигается благодаря установке теплообменника-экономайзера, который позволяет повысить расход пара, что делает возможным установку дополнительной паровой турбины без ущерба для основного турбоагрегата и энергосистемы, дополнительная паровая турбина позволяет расхолаживать реактор в случае полного обесточивания станции. Отличительным признаком является то, что на момент аварии дополнительная турбина уже находится в работе, не снижая расход пара на основной турбоагрегат.

Изобретение относится к способу повышения эффективности аварийного резервирования собственных нужд двухконтурной АЭС и предназначено для использования на атомных электрических станциях (АЭС) с водоохлаждаемыми реакторами. Способ основан на комбинировании дополнительной паровой турбины в сочетании с экономайзерным подогревателем питательной воды перед подачей ее в парогенератор, увеличивающим расход свежего пара. Причем в способе используется теплообменник-экономайзер, а также дополнительная паровая турбина для расхолаживания реактора в случае полного обесточивания станции, включенная в работу без снижения расхода пара на основной турбоагрегат. Техническим результатом является повышение эффективности бесперебойного обеспечения энергоснабжения собственных нужд АЭС, использующих дополнительную паровую турбину небольшой мощности, при наступлении полного обесточивания станции. 1 ил.

Способ повышения эффективности аварийного резервирования собственных нужд энергоблока двухконтурной (АЭС), включающий в себя: основную паровую турбину с цилиндрами высокого (ЦВД) и низкого (ЦНД) давления, сепаратор, промежуточный перегреватель, подогреватели низкого (ПНД) и высокого (ПВД) давления, деаэратор, быстродействующую редукционную установку (БРУ), подогреватель-экономайзер, служащий для подогрева питательной воды перед входом в парогенератор (ПГ) за счет теплоты теплоносителя первого контура на выходе из парогенератора, устройство парораспределения перед входом в ЦВД основной турбины, к которому подключена дополнительная паротурбинная установка, которая в случае полного обесточивания атомной станции продолжает снабжать электроэнергией свои собственные нужды, необходимые для расхолаживания реактора, причем дополнительная турбина продолжает работать на паре, вырабатываемом в парогенераторе (ПГ) за счет остаточного тепловыделения в активной зоне реактора, несмотря на отключение основной и дополнительной турбины от энергосистемы, при этом избыточная часть пара отводится через БРУ-К и направляется в конденсатор дополнительной турбины, отличающийся комбинированием дополнительной паровой турбины с энергоблоком (ЭБ), использующим экономайзерный подогрев питательной воды, обеспечивающим непрерывную работу под нагрузкой дополнительной паровой турбины в течение суток и резервирование собственных нужд без снижения мощности и экономичности основного турбоагрегата.