[04/05/2022] АЭС с непосредственным отводом тепла конечному поглотителю – воздуху
А.
Б. Рончинский, главный специалист службы технического управления Ростовской АЭС
В практике тепловой и атомной энергетики
традиционно тепло от конденсаторов турбин и от охлаждаемого оборудования
отводится водой. Вода доступный, недорогой и эффективный теплоноситель, но для
передачи тепла от воды конечному поглотителю – атмосфере Земли АЭС приходится
размещать на берегу морей, больших рек, озер.
Для компенсации изменений уровня в море,
реке, озере приходится сооружать сложные
гидротехнические сооружения.
Вода может быть
загрязнена водорослями, дрейсеной, песком, илистой взвесью.
Во время охлаждения
циркуляционной водой на трубках конденсаторов турбин образуются карбонатные и
биологические отложения ухудшающие эффективность теплообмена.
При использовании башенных
испарительных градирен, водохранилища-охладителя следует обеспечить их подпитку
водой в размере около 5000 м3/час на один блок АЭС.
Основой процесса
охлаждения в башенных испарительных градирнях является испарение воды, при
котором на оросителях градирни постоянно отлагаются соли и загрязнения из подпиточной
воды.
Отложения на
оросителях градирни ухудшают проток воздуха и и снижают эффективность
охлаждения.
При значительных
отложениях приходится заменять ороситель чтобы не допустить его разрушения под
весом отложений и восстановить эффективность охлаждения.
Для снижения
отложений на оросителях градирни используются ингибиторы, но они не
предотвращают полностью появление отложений и требуют значительных затрат.
Для предотвращения отложений
на оросителях градирни рассматривается возможность подкисления циркуляционной
воды, метод использовался на Армянской АЭС, для современных АЭС необходимо
разработать методики и подтвердить работоспособность оборудования на
подкисленной воде.
Сухие градирни
(градирни Геллера) охлаждаемые воздухом исключают возможность карбонатных и
биологических отложений, но остаются необходимыми сооружение насосной на
150 000 м3/час и трубопроводов между градирней Геллера и
конденсатором.
При использовании
градирни Геллера с поверхностным конденсатором турбины велики потери
температурного напора, при применении смешивающего конденсатора турбины необходимо
разработать конденсатные насосы способные перекачать 150 000 м3/час.
Для снижения
эксплуатационных затрат целесообразно разработать проект АЭС ориентированный на
максимальное использование воздуха, как непосредственного охладителя
оборудования и систем, с преимущественным использованием естественной циркуляции.
Предлагается разработать проект АЭС с непосредственным
отводом тепла конечному поглотителю – воздуху с машзалом в котором пар
выходящий из турбины конденсируется в трубах охлаждаемых воздухом.
При такой схеме
исключаются недостатки градирни Геллера.
Для циркуляции
воздуха над машзалом сооружается вытяжная башня.
В регионах со
значительными сейсмическими воздействиями, где нецелесообразно сооружать
высокие вытяжные башни циркуляция воздуха обеспечивается вентиляторами
размещаемыми на кровле машзала.
Исключаются системы
насосы и трубопроводы циркуляционной воды охлаждающей конденсаторы турбин,
блочные установки для обессоливания конденсата.
При охлаждении
конденсаторов турбин воздухом необходимая поверхность теплообмена составляет в значительно
меньше поверхности теплообмена сухой градирни при равном отпуске электроэнергии.
Градирня –
конденсатор, где воздух охлаждает теплообменную поверхность, в которой
конденсируется пар из ЦНД, конденсат откачивается в цикл АЭС. Турбина размещена
внутри градирни.
Для размещения
поверхностей воздушного конденсатора за базу принята градирня с размерами:
- высота вытяжной башни – 170 м;
- высота окон для входа воздуха –
12 м;
- диаметр по верху оросителя ~ 133,5 м;
- диаметр основания градирни ~ 143,6 м.
Стоимость
воздушного конденсатора определяет стоимость изготовления поверхностей
теплообмена.
При размещении
конденсатора в градирне с круглым основанием для эффективного использования
проходного сечения градирни будет необходимо изготавливать модули конденсатора
различных размеров, в зависимости от места их расположения.
Для унификации
модулей конденсатора принимаем форму основания градирни прямоугольной, с
сохранением определяющих размеров, с переходом вытяжной башни выше размещения
конденсатора в круглое сечение (Рис. 1,2).
Для выхода торцов
здания за образующие градирни длина машзала принята 150 м, при отсутствии
циркводоводов ширина машзала принята 40 м.
Несмотря на
эффективность теплообмена с воздухом оребренной поверхности в качестве
теплообменной поверхности конденсатора принят коридорный пучок из труб нержавеющей
стали Дн = 70 мм,
с шагом труб с шагом труб 175
мм, с шагом труб по высоте конденсатора 150 мм.
Коридорный пучок из
труб нержавеющей стали, в отличие от оребренной поверхности, доступен для
осмотра и очистки от запыления.
Поверхность
градирни – конденсатора оценивается в 1 300 000 м2.
Ряд перспективных
регионов для размещения АЭС не имеет значительных источников для обеспечения
технического водоснабжения (использование морской воды повышает требования к
оборудованию и увеличивает затраты на гидротехнические сооружения).
АЭС с непосредственным отводом тепла конечному
поглотителю – воздуху может успешно сооружаться в таких регионах.
|