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

14.3. Редукционные установки

Кроме нормального эксплуатационного режима АЭС существуют переходные и аварийные режимы. В таких режимах возникает необходимость изменения тракта движения пара, например, минуя турбину. Однако при этом необходим сброс давления пара от начального до давления того агрегата, в который сбрасывается пар (конденсатор основной, конденсатор технологический, деаэратор), или до атмосферного при сбросе в атмосферу. Дросселирование свежего пара применяется также как резервное для питания отдельных элементов станции, нормально использующих отборный пар турбины, в частности для коллектора пара собственных нужд (СН), из которого снабжаются паром установки спецводоочисток (СВО), пароэжекторная машина и другие вспомогательные системы АЭС.

Для целей дросселирования применяют специальные редукционные установки (РУ), действующие периодически. При быстром включении — 15 с и даже 2 — 4 с вместо 30 с

для обычных установок — их называют быстродействующими редукционными установками (БРУ). Место сброса пара обозначается соответствующей буквой, например БРУ-К, БРУ-СН, БРУ-А.

При дросселировании пара может возникнуть необходимость снижения также и температуры пара. Так как на АЭС с водным теплоносителем применяется насыщенный пар, то обычно снижения температуры не требуется. Если свежий пар является перегретым (см. гл. 14 и 15), то требуется снижение и давления и температуры. Установки, в которых снижается и давление и температура пара, называют редукционноохладительными (РОУ), а при быстром включении — быстродействующими редукционно-охладительными установками (БРОУ).

232

Общая схема РОУ приведена на рис. 14.7. В РОУ операции по снижению давления и температуры пара проводятся последовательно: сначала снижается давление в редукционном (дроссельном) клапане 1 с электроприводом, затем ступенчато в дроссельных решетках 9 пароохладителя 3.

Рис. 14.7. Схема редукционно-охладительной установки

После снижения давления в пар через форсунки 2 пароохладителя впрыскивается холодный конденсат (от КН11) для охлаждения пара до необходимой температуры. Окончательно параметры пара устанавливаются на некотором расстоянии после пароохладителя 3, поэтому импульс для воздействия на дроссельный клапан 1 и на клапан 7, регулирующий подачу конденсата на впрыск, берется в точке 8 на расстоянии 8 — 10 м после пароохладителя 3.

В связи с большим перепадом давления между водой и паром, прошедшим первоначальное дросселирование в клапане 1, применяется следующая схема подачи воды на впрыск: через дроссельное устройство 6 (набор дроссельных шайб) проходит одно и то же количество воды при всех нагрузках; благодаря этому перепад давления постоянен и перед регулирующим

Рис. 14.8. Пароохладитель с дроссельными решетками

клапаном 7 всегда поддерживается одно и то же давление (на 1,0 — 1,5 МПа выше, чем в пароохладителе). Внутри клапана поток разветвляется — большая часть воды поступает на впрыск, а остаток сливается в деаэратор. Вода между сливом и впрыском распределяется клапаном, уменьшающим один из проходов и увеличивающим другой; он называется клапаном постоянного расхода. Чтобы давление в трубопроводе низкого давления не превышало принятого, за пароохладителем после места отбора импульса

233

устанавливают предохранительный клапан 4. Привод редукционного клапана 1, регулирующего клапана впрыска 7 и быстровключающегося запорного вентиля 5 на линии впрыска, позволяет осуществлять не только дистанционное, но в случае необходимости и ручное управление. В БРОУ вместо обычных электроили гидроприводов применяют быстроходные.

На рис. 14.8 представлен пароохладитель с дроссельными решетками 1, входящий в состав РОУ и БРОУ. Число дроссельных решеток зависит от необходимой степени редуцирования. Расход воды на впрыск (т/ч)

где Gв — производительность РОУ по редуцированному пару, т/ч; h1 и h2 — энтальпия пара до и после редукционно-охладителыюй установки, кДж/кг: hв — энтальпия впрыскиваемой воды, кДж/кг.

В пароохладителе с диаметром 500 мм впрыскивающие форсунки 2 выполняют под острым углом к направлению потока пара (см. рис. 14.7), а при диаметре 600 мм и более

— перпендикулярно (рис. 14.8).

Так как на АЭС с насыщенным паром необходимо только дросселирование пара, а его охлаждение не требуется, то вся система рис. 14.7 ограничивается дроссельным клапаном.

На рис. 14.9 показана схема использования РУ и БРУ на АЭС с водным теплоносителем при сбросе пара в конденсатор, минуя турбину. При работающих реакторной и парогенераторной установках и внезапном сбросе нагрузки турбиной, включается быстродействующая редукционная установка с подачей пара в конденсатор через БРУ-К, входящую в комплект конденсатора. Парогенератор питается по прежней схеме, однако с меньшей нагрузкой и с выключенными подогревателями низкого и высокого давления по паровой стороне. В переходном патрубке конденсатора в сдросселированный пар впрыскивается конденсат от конденсатного насоса первой ступени. БРУ-К располагается вне переходного патрубка, но поставляется вместе с конденсатором. В зависимости от причин, вызвавших сброс нагрузки турбины, и возможности их ликвидации решается вопрос о продолжении работы реактора с пониженной нагрузкой (если турбин несколько) или о необходимости его останова.

234

Рис. 14.9. Схема использования РУ и БРУ в системе АЭС:

1 — реактор; 2 — парогенератор; 3 — РУ; 4 — БРУ-К, входящая в комплект конденсатора; 5 — стопорный клапан турбины; 6 — ЦСД; 7 — ЦНД; 8 — конденсатор; 9 — конденсатный насос; 10 — ПНД; 11 — теплообменник расхолаживания; 12 — деаэратор; 13 — питательный насос; 14 — ПВД; 15 — ГЦН

Из рис. 14.9 видно также возможное использование РУ в режиме расхолаживания АЭС с ВВЭР. Пар после парогенератора через РУ и теплообменник 11 поступает в деаэратор, откуда вода подается в парогенератор через выключенные по паровой стороне ПВД.

Г л а в а 1 5

АЭС ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ

15.1. Основное назначение АЭС

Известно, что электрические станции имеют своим назначением снабжение производства и населения электроэнергией и теплотой. Соответственно, обычные тепловые электрические станции, работающие на органическом топливе, подразделяют на КЭС или ГРЭС при отпуске в основном электроэнергии, и ТЭЦ при отпуске не только электроэнергии, но и в значительном объеме также и теплоты. В последнем случае ТЭЦ располагают не только вблизи города, но часто и в самом городе. Многие регионы нашей страны испытывают потребность теплоснабжения в большей мере, чем электроснабжения. Это побудило ряд организаций предложить сооружение АТЭЦ, то есть атомных тепло- и электрических станций, снабжающих и электроэнергией и теплотой. Были выполнены проекты двух таких АТЭЦ, даже выпущены две первые специальные теплофикационные турбины и начато строительство двух АТЭЦ — вблизи Одессы и Минска. К сожалению, достаточное обоснование этого решения отсутствовало, поэтому оба строительства прекращены, хотя были затрачены большие средства. В настоящее время АЭС рассматриваются только как конденсационные, а отпуск теплоты предусмотрен на них только для нужд жилого поселка с использованием для этих целей нерегулируемых

235

отборов паровых турбин. Соответственно, небольшие теплофикационные установки предусматриваются в составе каждой АЭС, именно такие атомные электрические станции рассматриваются в данной главе.

15.2. Принципиальная тепловая схема АЭС

Принципиальная тепловая схема АЭС объединяет технологические схемы установок, входящих в систему АЭС, рассмотренных в предыдущих главах. Она включает в себя только основные установки — реакторную, парогенераторную, паротурбинную, конденсационную и конденсатно-питателъный тракт, на принципиальную схему наносят основные трубопроводы, соединяющие установки в единую технологическую систему, на линиях стрелками указывают направление потоков пара и конденсата.

Независимо от числа основных и вспомогательных агрегатов на принципиальной тепловой схеме однотипное оборудование изображается только один раз, но со всеми последовательно включенными элементами: например, при установке на АЭС нескольких турбин на принципиальной схеме изображают только одну; трубопроводы указывают только одной линией по направлению основного потока независимо от числа параллельных потоков, без поперечных связей между трубопроводами к отдельным агрегатам, если таковые существуют, и без трубопроводов вспомогательного назначения, например, дренажных с дренажными баками, системы технической воды и др. Многочисленную арматуру, входящую в состав трубопроводов или установленную на самих агрегатах, также не наносят, исключение составляет только арматура, имеющая принципиальное значение, например, регулировочные вентили 21 (рис. 15.1) и 3 (см. рис.

15.3).

Принципиальная тепловая схема является основой для теплового расчета АЭС, для решения различных задач, например, выдачи турбостроительному заводу технического задания на проектирование новой машины, выбора мощности и параметров основных агрегатов, установления тепловой экономичности АЭС в условиях иного в сравнении с заводским расчетом вакуума в конденсаторе и др. Составленная для каждого из этих вариантов принципиальная схема подлежит предварительному расчету, на основе которого можно уточнить основные характеристики оборудования: наиболее экономичное распределение регенеративного подогрева по ступеням, число ступеней подогрева, давление в деаэраторе и др. Из перечисленных выше задач и из гл. 3 следует, что в основном расчет тепловой схемы и различные ее варианты относятся практически только к турбинной установке. Поэтому принципиальные схемы АЭС ниже даются как тепловые схемы паротурбинной части станции.

На рис. 15.1 приведена принципиальная тепловая схема паротурбинной части двухконтурной АЭС с ВВЭР-440. На этой АЭС устанавливаются две турбины К-220-44, но так как тепловая схема принципиальная, то на рис. 15.1 показана только одна турбина, хотя турбина имеет два двухпоточных ЦНД, на рисунке показан только один поток одного ЦНД.

Параметры пара в отборах турбины могут быть взяты по рис. 8.1а. Между ЦСД и ЦНД установлен сепаратор и двухступенчатый промперегреватель. У каждой турбины их

236