Упрощенная тепловая схема АЭС с реактором РБМК – 1000
Основы термодинамики, в частности знание о регенеративных паросиловых циклах, позволяют перейти от очень упрощенного
теплового контура, который был рассмотрен в самом начале к более подробной (но тоже упрощенной) тепловой схеме АЭС.
Говоря о тепловом контуре, мы рассматривали источники и потребители тепловой энергии и устройство для прокачки
теплоносителя – насос. Для контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ), изображения теплового контура вполне
соответствует изображению тепловой схемы, другими словами присутствующие в схеме теплового контура элементы
(реактор, главный циркуляционный насос, и барабан сепаратор) соответствуют реальным агрегатам имеющимся на АЭС.
Поэтому устройство и технические характеристики реактора РБМК-1000 и главного циркуляционного насоса ЦВН-8 были в общих
чертах рассмотрены раньше. Для второго теплового контура ситуация несколько иная, дело в том, рассмотренная в начале схема
не содержит большое количество устройств которые имеются на АЭС и являются важными для понимания базовых принципов работы АЭС.
Например регенеративные подогреватели, это те элементы назначение которых, в сильно упрощенных терминах теплового контура,
трудно объяснить. Упрощенная тепловая схема АЭС содержит все наиболее важные элементы, соответствующие реальным машинам и
агрегатам эксплуатируемые в составе реакторной установки. Упрощения этой схемы заключаются в отсутствии управляющих элементов
и элементов связанных с уплотнением турбоагрегата.
(обратно к содержанию)
Некоторые понятия и определения.
На тепловой схеме изображаются устройства, в которых происходит изменение параметров (температуры, энталпии, давления,
влажности и т.д.) рабочего тела, в нашем случае, пара и воды. Довольно много оборудования включено в схему параллельно по ходу
движения рабочего тела, (например насосы ГЦН). Так как параметры рабочего тела в одинаковых устройствах, включенных параллельно,
изменяются на одну и туже величину, то на тепловой схеме такие устройства обозначаются одним элементом.
Например:
Давление при прохождении жидкости через насос изменяется на величину напора создаваемого насосом.
Если вода поступает по параллельным трубопроводам в три работающих ГЦН то давление на входе в каждый насос одинаково и равно
предположим P1, а на выходе из насосов давление:
P2 = P1 + dP
где dP – напор создаваемый насосом.
Если все насосы работают в нормальном режиме, то их напор dP одинаков и давление после всех насосов P2 одинаково. На схеме в
этом случае изображается один значок насоса в котором происходит изменение давления теплоносителя от P1 до P2.
При описании тепловой схемы и технологического оборудования часто используются перечисленные ниже понятия и определения.
Они являются общепринятыми и широко используемыми.
Описание упрощенной тепловой схемы АЭС.
По отдельным стадиям технологического процесса все теплоэнергетическое оборудование одноконтурной АЭС подразделяют на
реакторную,
паро-турбинную и конденсационную установки и
конденсатно-питательный тракт. Взаимосвязь между этими элементами образует тепловую
схему станции.
Рассмотрим упрощенную тепловую схему реакторной установки АЭС (смотри рисунок
1). Реакторная установка—источник тепла, теплоноситель вода в реакторе нагревается и частично испаряется образуя пароводяную
смесь. В барабане сепараторе (БС) происходит разделение пароводяной смеси на воду и пар, пар направляется на турбину.
Турбина состоит из одного цилиндра высокого давления (ЦВД) и четырех цилиндров низкого давления (ЦНД).
В турбине происходит расширение пара и соответствующая работа.
Так как, пар поступает в турбину насыщенным то, расширяясь в турбине, он быстро увлажняется. Предельно допустимая влажность пара
обычно не должна превышать 8—12% во избежание интенсивного эрозионного износа лопаточного аппарата каплями воды.
При достижении предельной влажности весь пар выводится из цилиндра высокого давления и пропускается через
сепаратор – пароподогреватель (СПП), где он осушается и нагревается. Для подогрева основного пара до температуры насыщения
используется пар первого обора турбины, для перегрева используется острый пар (смотри схему), дренаж греющего пара сливается
в деаэратор, дренаж полученный после осушки пара – в ПНД.
После сепаратора – пароподогревателя пар поступает в цилиндр низкого давления. Здесь пар в процессе расширения снова увлажняется
до предельно допустимой влаж-ности и поступает в конденсатор (К). Стремление получить от каждого килограмма пара возможно
большую работу и тем самым повысить к.п.д. заставляет поддерживать в конденсаторе возможно более глубокий вакуум. В связи с
этим конденсатор и большая часть цилиндра низкого давления турбины находятся под разрежением. Тепло, передаваемое в
конденсаторе охлаждающей воде, безвозвратно теряется. Величину потерь можно снизить путем уменьшения пропуска пара в
конденсатор, что достигается направлением части пара в систему регенеративных подогревателей воды.
Турбина имеет семь отборов пара, второй отбор используется для подогрева воды в деаэраторе, а отборы 3 – 7 используются для
подогрева основного потока конденсата в, соответственно, ПНД-5 - ПНД-1 (подогреватели низкого давления).
Так как цикл рабочего тела замкнут, то весь турбинный конденсат должен быть подан в барабан сепаратор. За счет работы насосов
давление повышается от величины, характерной для конденсатора, до давления в барабане сепараторе, с учетом необходимости
преодоления сопротивления тракта от конденсатора до барабана сепаратора. Этот тракт делят на две части.
Конденсатные насосы первой ступени (КН1) забирают конденсат из водяного объема конденсатора и прокачивают его через
блочную очистную установку (БОУ), после чего, конденсатные насосы второй ступени (КН2) прокачивают основной конденсат через
охладитель дренажа (ОД) и регенеративные подогреватели, называемые подогревателями низкого давления, до деаэратора (ДА)
назначение которого в схеме будет объяснено позже.
В деаэраторном баке, давление в котором выше атмосферного, создается определенный запас воды.
Питательным насосом (ПН), обеспечивающим последующее повышение давления вплоть до рабочего в барабане сепараторе, вода из
деаэраторного бака подается в барабан сепаратор. Где происходит ее смешение с водой контура многократной принудительной
циркуляции. Главными циркуляционными насосами (ГЦН), вода из барабана сепаратора подается в активную зону реактора,
цикл замыкается.
Весь тракт от конденсатора до барабана сепаратора называют конденсатно-питательным, а его части до и после
деаэратора — конденсатным и питательным трактами соответственно. В регенеративных подогревателях конденсат
подогревается отборным паром турбин, конденсат которого возвращается в систему (в конденсатор) .
Так как цилиндр низкого давления турбины работает в области вакуума, то трубопроводы отборного пара к ПНД, сами эти
подогреватели по стороне греющего пара и линии конденсата греющего пара находятся под разрежением.
Из цилиндра высокого давления отбор пара производится также и для подогрева воды в сетевом подогревателе для отопления,
вентиляции и горячего водоснабжения (на схеме это не показано).
Таким образом, по конденсатно-питательному тракту происходит увеличение давления и энтальпии рабочего тела.
В реакторе установке энтальпия пара увеличивается при постоянном давлении до максимальной величины для данного цикла.
Далее в паровой турбине энтальпия и давление пара непрерывно уменьшаются до давления в конденсаторе, где в связи с
конденсацией пара при постоянном давлении энтальпия уменьшается до минимального значения для данного цикла, цикл замыкается.
Рисунок 1. Упрощенная тепловая схема установки РБМК-1000
Обозначения:
 |
- пар отбора |
 |
- конденсат (дренаж) |
 |
- основной поток теплоносителя |