АЭС с непосредственным отводом тепла конечному поглотителю – воздуху
Дата: 04/05/2022
Тема: Атомная энергетика


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.

 

 







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=10078