Материал: Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции (1994 г., 5-е издание)

Г л а в а 1 0

ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

10.1. Назначение системы технического водоснабжения

От многих агрегатов АЭС, как основных, так и вспомогательных, а также из отдельных ее помещений необходимо отводить в окружающий воздух большое количество теплоты. Для того чтобы охлаждающие поверхности и устройства в пределах главного корпуса были компактными, в качестве промежуточной охладительной среды для оборудования и помещений главного корпуса используют техническую воду, которую затем охлаждают вне главного корпуса. Отдельные системы охлаждения, объединенные в единую, называют системой технического водоснабжения. Для работы АЭС техническое водоснабжение имеет немаловажное значение, во многом определяя надежность и экономичность ее работы. Капиталовложения в систему технического водоснабжения составляют 5 — 10 % (в отдельных случаях и более) общей стоимости установленного киловатта. Поэтому необходимо уделять большое внимание выбору проектных решений для системы технического водоснабжения и учитывать их при выборе площадки для строительства (см. гл. 11).

Потребности отдельных агрегатов и помещений в расходах охлаждающей воды и необходимых ее напорах различны. Каждая система должна проектироваться отдельно с выбором трассировки и насосов для нее и с последующим рассмотрением всей системы в целом.

Расход в системе технического водоснабжения в наибольшей степени определяется потребностью в охлаждающей воде конденсационной установки. Для АЭС расход циркуляционной воды конденсаторов больше, чем на обычной тепловой электростанции, в связи с применением на АЭС турбины насыщенного пара невысокого давления, при котором в конденсаторы поступает существенно больший (в ~ 1,6 раза) расход пара по сравнению, например, с турбиной закритических параметров, устанавливаемой на ТЭС.

Кроме конденсаторов турбины потребителями охлаждающей воды на АЭС являются: маслоохладители и газоохладители турбогенераторов; подшипники насосов и других вспомогательных агрегатов; теплообменники вентиляционных систем, бассейнов выдержки и перегрузки, расхолаживания реактора, автономных контуров главных циркуляционных насосов; спецводоочистка. Кроме того, техническая вода подается в систему водоподготовки и для санитарно-бытовых нужд.

Для потребителей, непосредственно связанных с реакторной системой, применяют, как обязательный при любом качестве воды технического водоснабжения, промежуточный контур. Необходимо соотношение давления в промежуточном контуре и сопряженных с ним системах, исключающее распространение радиоактивности на станции, а именно давление р1 в первом контуре всегда значительно выше давления р2 в промежуточном контуре, поэтому перетечка радиоактивной воды возможна. Если принять давление в промежуточном контуре меньшим, чем давление охлаждающей воды р3, то переток воды из промежуточного контура в основную охлаждающую воду будет невозможен.

167

Конденсаторы охлаждают изолированно от других систем, так как существуют режимы, при которых турбина выключена, а охлаждение отдельных систем необходимо. Охлаждение автономных контуров ГЦН и теплообменников САОЗ, рассмотрено в § 7.4. Техническая вода подается также в баки технической воды, снабженные аварийными насосами, автоматически включающимися при обесточивании.

10.2. Охлаждение конденсаторов турбины

Конденсаторы турбины — это основные потребители охлаждающей воды (до 90 % всего расхода). Кроме того, как показано в гл. 8, именно конденсаторы требуют наиболее глубокого охлаждения, то есть наименьшей температуры воды на входе. С этой точки зрения наиболее целесообразной была бы прямоточная система охлаждения, когда вода забирается из естественного источника водоснабжения, а после охлаждаемого агрегата сбрасывается в тот же источник, но ниже по течению. В современных условиях состояние рек и других водоемов таково, что прямоточная система для мощной ТЭС исключается. Для АЭС она вообще не применима из опасности распространения радиоактивности.

Для ТЭС и тем более для АЭС применимы только оборотные системы охлаждения.

К ним относятся: пруды-охладители, градирни и брызгальные бассейны.

Расход воды на охлаждение конденсаторов зависит от выбранного значения кратности охлаждения т [см. (9.2)]. Его

значение зависит от конструкции конденсатора и организации движения воды в нем. Вода может пройти конденсатор одним потоком (одноходовой конденсатор), но может образовать и несколько ходов. Так, на рис. 9.9 представлен двухходовой конденсатор, в котором вода проходит сначала по трубкам нижней половины конденсатора, затем через поворотную камеру поступает в трубки верхней половины.

От скорости охлаждающей воды в трубках конденсатора зависят коэффициент теплопередачи и потребная поверхность теплообмена в нем. С увеличением скорости повышается сопротивление конденсатора по стороне воды, а потому и расход электроэнергии на перекачку. Это существенно ограничивает применяемую скорость. Кроме того, ограничение скорости воды связано и с опасностью так называемой ударной (или струйной) коррозии трубок под воздействием струи охлаждающей воды. Обычно скорость воды принимают в пределах до 2 м/с для латунных конденсаторных трубок.

Поддержание одной и той же скорости воды заставляет при одноходовом конденсаторе пропускать через него больший расход воды, чем при двухходовом, так как общее число трубок в трубной доске остается тем же. Кратность охлаждения для одноходового конденсатора получается наибольшей и обычно выше оптимальной по технико-экономическим соображениям. Расчет показывает, что наилучшие показатели имеет двухходовой конденсатор. Более сложная трехходовая конструкция для мощной турбины вообще не характерна, так как ее сопротивление велико, а вход и выход водоводов не односторонни, что неудобно в компоновке.

Глубокая очистка охлаждающей воды экономически нецелесообразна ввиду ее очень большого расхода. Поэтому в трубках конденсаторов возможны наносные отложения и

168

карбонатное накипеобразование. Для борьбы с наносными отложениями применяют механическую очистку перед циркуляционными насосами, дополняемую очисткой конденсаторных трубок резиновыми шариками, которые потоком воды прогоняют внутри трубок насосами 1 (рис. 10.1). В отводящем водоводе около конденсатора устанавливают шарикоулавливающую сетку 3. Из нее шарики вместе с небольшим количеством воды отсасываются водо-водяным эжектором 2 и сбрасываются в подводящий водовод. Эжектирующую воду подают от насосов. При работающей турбине шарики циркулируют непрерывно. Такую очистку конденсаторных трубок обычно дополняют периодической, а иногда и непрерывной химической обработкой для борьбы с биологическим зарастанием и цветением в трубках конденсаторов и с кальциевым накипеобразованием. Для борьбы с биологическим зарастанием подпиточную охлаждающую воду хлорируют. Хлорирование производится систематически в течение 10 мин с перерывом

Рис. 10.1. Схема использования резиновых шариков для очистки конденсаторных трубок:

1 — насосы очистки; 2 — водо-водяные эжекторы; 3 — шарикоулавливающая сетка

в течение часа во избежание приспосабливания бактерий к хлорной среде.

Для борьбы с образованием низкотемпературной карбонатной накипи, ухудшающей теплопередачу и вакуум, учитывая сложность химических очисток от накипи многочисленных конденсаторных трубок, для оборотных систем охлаждения применяют упрощенную химическую обработку подпиточной воды.

Расход охлаждающей воды для конденсаторов определяют в соответствии с выбранной кратностью охлаждения по уравнению (9.1) с увеличением на значение расхода на масло- и газоохладители турбогенератора, питающихся от той же системы, так как работа охладителей связана с работой турбины не в меньшей степени, чем конденсатора. На рис. 10.2 приведена схема блочного включения циркуляционных насосов на каждую половину конденсатора. Каждый из насосов подает воду только в одну половину конденсатора. Водоснабжение масло- и газоохладителей генераторов производят из перемычки от любого из насосов. Охлаждающая вода масло- и газоохладителей проходит сетчатые механические фильтры. В зимнее время применяют рециркуляцию воды по линии б, чтобы исключить выпадение влаги в газоохладителе генератора. Чтобы влага не попадала в маслосистему, давление воды в маслоохладителях

169

должно быть ниже давления масла, поэтому гидравлическое сопротивление маслоохладителей невелико и установка дополнительных насосов не требуется. В процессе пуска циркуляционной системы из всех ее верхних точек с помощью пускового водо-водяного эжектора 3 должен быть удален воздух, для чего предусматривают соответствующие отводы.

Расход охлаждающей воды на конденсаторы турбин

(10.1)

Рис. 10.2. Блочная схема включения циркуляционных насосов:

1 — маслоохладители; 2 — конденсатор; 3 — водо-водяной эжектор; 4 — газоохладитель генератора; 5 — подъемные насосы газоохладителей; 6 — линия рециркуляции; 7 — задвижка на сливных водоотводах; 8 — задвижка на перемычке; 9 — механические фильтры; 10 — перемычка напорных водоводов; 11 — сброс промывочной воды механических фильтров; 12 — циркуляционные насосы

170

171