Теплофикационные установки на аэс Графики тепловых нагрузок.

АЭС даже чисто конденсационного типа наряду с электроэнер­гией отпускает и теплоту для собственных нужд и для жилого по­селка. Для этих целей на электростанции устанавливается тепло­фикационная установка. Для обеспечения теплотой крупных населен­ных пунктов строятся электростанции для комбинированной выработки электроэнергии и теплоты (АТЭЦ) и атомные станции тепло­снабжения (ACT).

Потребности в теплоснабжении характеризуются графиками теп­ловых нагрузок. По аналогии с графиками электрических нагрузок (см. гл.2) зависимость тепловой нагрузки от времени суток назы­вается суточным графиком тепловых нагрузок. Теплота отпускается для промышленных целей и для коммунально-бытовых нужд.

На рис. 13.1 представлен суточный график! промышленной нагрузки при двухсменной работе предприятий для зимнего и летнего времени. Промышленная тепловая нагрузка Q_пром в течение рабочего времени изменяется незначительно и не зависит от температуры наружного воздуха.

Отопительная нагрузка Q_от (рис.13.2) существенно меняется по месяцам и зависит от температуры наружного воздуха.

Отпуск теплоты для горячего водоснабжения Q_г.в. практически в течение года остается постоянным, но может резко изменяться по дням недели.

АЭС отпускают теплоту, также для вентиляционных систем, зависящую от температуры наружного воздуха.

На основании графиков суточных тепловых нагрузок строится годовой график тепловой нагрузки по продолжительности на отопле­ние, горячее водоснабжение и вентиляцию (рис.13.3). Количество отпускаемой теплоты выражается в ГДж/ч. Как видно из рис.13.3, максимальное потребление теплоты наблюдается в зимний период. Площадь под кривой определяет годовое потребление теплоты.

Годовой график отопительной нагрузки:

1, 2 – максимальные и минимальные значения.

Суммарный годовой график тепловой нагрузки по продолжительности:

1 – отопительный период; 2 – летний период.

График суточной тепловой нагрузки предприятий:

- - - - - лето; _______ зима.

Мощность теплофикационной установки выбирается по максимуму тепловой нагрузки. Для оценки степени использования мощности теплофикационной установки вводится число часов использования установ­ленной мощности

(13.1)

Где Q_пром - промышленная годовая нагрузка, ГДж; Q_{пром.мах} - максимальная мощность установки для отпуска теплоты на промышленные цели, ГДж; τуст.пром. достигает 6000 ч и более.

Для коммунально-бытовой нагрузки

(13.2)

Где Q_{ком.быт.} - количество отпущенной за год теплоты на коммунально-бытовые нужды, ГДж; Q_{ком.быт.мах} - установленная мощность теплофикационной установки, ГДж.

Значение τ_{уст.ком.быт}. находится в пределах от 2500 до 4000 ч.

Схема теплофикационной установки и включение ее в тепловую схему АЭС.

Теплофикационная установка должна включаться в тепловую схему АЭС, АТЭЦ с использованием конденсата греющих паров в системе регенерации. Для конденсационных АЭС устанавливаются теплофикационные установки малой мощности, и включение их в теп­ловую сеть оказывает незначительное влияние на основные пока­затели тепловой экономичности.

На АТЭЦ с большим отпуском теплоты устанавливаются специаль­ные теплофикационные или теплофикационно-конденсационные тур­бины с регулируемыми отборами пара, т.е. обозначение турбин будет не К, а Т или ТК.

Наряду с покрытием промышленной и коммунально-бытовой нагрузок АЭС могут отпускать теплоту и для обессоливания сильно минерализованных вод (морская вода) для получения питьевой воды. Такая схема реализована на Шевченковской АЭС с реактором БН-350. Станция работает по принципу комбинированной выработки электро­энергии и теплоты. В турбинах станции свежий пар расширяется не до давления в конденсаторе, как на обычных АЭС, а до давления 0,7 МПа, и затем весь пар направляется на испарители для обессо­ливания морской воды Каспийского моря. Такие турбины называются противодавленческими и обозначаются буквой П.

При комбинированной выработке электроэнергии и теплоты на АТЭЦ основными показателями тепловой экономичности, являются КПД и удельный расход теплоты. При этом общий расход теплоты, Q_о , подводимой в цикле АЭС, нужно разделить на получение электро­энергии W_э , кВт·ч, и отдаваемую потребителям теплоту Q_тп , ГДж/ч. При обеспечении тепловых потребителей количеством теплоты Q_тп , должны быть учтены потери при ее транспортировке, η_тп . Тогда электрический КПД АТЭЦ по производству электроэнергии составит

(13.3)

т.е. при определении КПД АТЭЦ все преимущества комбинированной выработки электроэнергии и теплоты относят только к выработке электроэнергии.

Количество электроэнергии, вырабатываемой отборным паром турбины, идущим затем в теплофикационную установку, называется выработкой электроэнергии на тепловом потреблении ω_э.т.п.

Чем больше удельная выработка на тепловом потреблении тем выгоднее комбинированная выработка электроэнергии и теплоты.

Если станция отпускает только теплоту (ACT), W_э=0, то

(13.4)

г де η_р - КПД реакторной установки.

Рис. 13.4 Схема теплофикационной установки

а) теплофикационная установка

б) тепловая сеть

1 – потребитель теплоты

2 – обратная магистраль

3 – установка подготовки добавочной воды

4 – подпиточный сетевой насос

5 – сетевой насос

6 – основной подогреватель сетевой воды

7 - пар из отборов турбин

8 – пиковый сетевой подогреватель

9 – редуцируемый свежий пар

10 – прямая магистраль

На рис. 13.4 представлена схема теплоснабжения от электро­станции. Все оборудование, расположенное в пределах АЭС, называ­ется теплофикационной установкой (рис. 13.4,а). Все оборудование за пределами станции составляет тепловую сеть (рис.13.4,б). Вода, циркулируемая по контуру, называется сетевой. Сетевые на­сосы 5 подают воду в основные подогреватели сетевой воды 6, на которые подается отборный пар из турбины 7. В периоды резко­го снижения температуры наружного воздуха подключаются пиковые подогреватели сетевой воды 8, на которые подается редуцированный острый пар 9. Нагретая сетевая вода с температурой t_пр по трубопроводу 10, называемому прямой магистралью, направляется к потребителям теплоты 1. Охлажденная вода с температурой t_об, по трубопроводу 2, называемому обратной магистралью, возвращается в теплофикационную установку. Для первоначального заполнения тепловой сети водой и компенсации потерь воды в тепловой сети имеется подпиточный бак 3 с подпиточным насосом 4.