close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Схемы по педа гогике и психологии;pdf

код для вставкиСкачать
Метрологія-2014
Харків
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОХЛАДИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
В ОБОРОТНЫХ СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ АЭС
Н.И. Косач, Н.В. Бейнер
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ»
61070, Харьков, ул. Чкалова, 17,
тел. (057) 788-45-24, e-mail: [email protected]
The article considers NPS water supply circulating system cooling ponds, spray ponds, and
cooling towers which are applied as cooling facilities. The operating principles of each of the
hydraulic structures, their advantages and disadvantages, as well as the circulating water cooling
efficiency are carefully studied and described.
Безопасность и эффективность функционирования атомных электростанций
(АЭС) в значительной мере зависит от работоспособности и производительности
оборотных систем водоснабжения АЭС и, в частности, от работоспособности их
охладительных устройств. Это обусловлено тем, что, чем ниже температура
охлаждающей воды на входе в конденсаторы турбины, тем более глубокий вакуум и
более высокие показатели тепловой экономичности паротурбинной установки и АЭС в
целом.
Таким образом, охлаждающая способность линейных гидротехнических
сооружений (ГТС), работающих в циклах оборотного водоснабжения АЭС, оказывает
непосредственное влияние на вакуум в конденсаторах турбин и, следовательно, на
мощность, которую может выдать конкретный энергоблок. Линейные ГТС
предназначены для отвода тепла от конденсаторов турбин, вспомогательного
оборудования турбинных отделений и оборудования неответственных потребителей
станции, а также для охлаждения и подвода охлажденной воды к блочным насосным
станциям [1].
Для безопасного и эффективного функционирования АЭС применяются
достаточно сложные ГТС, обеспечивающие поставку большого объема (172,5 тыс.м3/ч
на один энергоблок ВВЭР-1000) циркуляционной воды к объектам АЭС, требующих
охлаждения.
Целью данной работы является анализ существующих линейных ГТС АЭС,
определения преимуществ и недостатков, исходя из принципа их действия, проведения
оценки эффективности их работы на примере режима ГТС Запорожской АЭС в различные
времена года, установление причин, приводящих к использованию не в полной мере
имеющейся эффективности работы охладительных устройств в оборотных системах
водоснабжения АЭС и определения путей их устранения.
Водоснабжение АЭС осуществляется за счет оборотной системы, которая
обеспечивает циркуляцию воды по замкнутому кругу: электростанция → ГТС
технической воды → насосное оборудование → электростанция. Циркулируя по
специальным
трубопроводам,
вода
поглощает
теплоту,
вырабатываемую
оборудованием АЭС, и переносит ее в специальные гидроохладители: водоемыохладители, брызгальные бассейны и градирни [2].
Водоем-охладитель это естественное или искусственное ГТС, заполненное
бессточной или слабо проточной водой, предназначенной для охлаждения нагретой
циркуляционной воды в системах оборотного водоснабжения ТЭС, АЭС или других
промышленных предприятий [3]. Эффективность охлаждения воды в водоемеохладителе, а следовательно, и его гидротермический режим, напрямую зависит от
схемы организации движения потока воды, которая должна обеспечивать наиболее
низкие температуры охлажденной воды при минимальных капитальных и
эксплуатационных затратах [4].
231
Метрологія-2014
Харків
Для того, что бы нагретая вода могла охладится до температур, отвечающих
оптимальным технико-экономическим показателям работы объекта, место расположения
водосбросных и водоприемных сооружений, а также расстояние между насосной
станцией и устьем отводящего канала принимается максимально возможным и
экономически целесообразным. При этом необходимо учитывать, что для охлаждения
воды используется не вся площадь водоема, поскольку существуют застойные и
водоворотные зоны [5]. С целью увеличения активной площади, которая может
составлять от 50 % до 90 % общей площади водоема, устанавливаются специальные
струераспределительные и струенаправляющие дамбы. Такие элементы ГТС отклоняют
транзитный поток подогретой воды в противоположную сторону от водозабора.
Брызгальные бассейны – это искусственные бассейны, над которыми через
распыляющие сопла подается вода, подлежащая охлаждению. Поверхность контакта с
воздухом существенно развита, так как она равна суммарной поверхности мелких
капель. В результате увеличивается интенсивность испарительного охлаждения [6].
Существует достаточно большое разнообразие конструкций сопл, применяемых для
распыления воды. Но основное требование, предъявляемое к ним, это обеспечение более
тонкого распыления при меньшем напоре. Это связано с тем, что эффект охлаждения в
брызгальных бассейнах увеличивается при более тонком распылении. Однако, при этом
повышается расход электроэнергии для создания большего напора перед соплами.
Интенсивность охлаждения возрастает с увеличением скорости ветра, но одновременно
растет потеря воды с уносом капель. При работе брызгальных бассейнов возможно
образование тумана, которое может привести в зимнее время к обледенению
близлежащих сооружений.
Градирня – это специальная конструкция, предназначенная для охлаждения
циркуляционной воды атмосферным воздухом. Для АЭС применяют только башенные
градирни обычно противоточного типа − движение воздуха вверх за счет разности
плотностей нагретого воздуха внутри башни и холодного − вне ее, а движение
охлаждаемой воды − вниз. Для размещения градирен требуются наименьшие площади,
но их постройка – более дорогое решение. Однако потери воды в них существенно
меньше, чем в брызгальных бассейнах. Основное направление развития градирен −
увеличение их единичной мощности, что достигается за счет увеличения высоты
башни, площади орошения и совершенствования организации процессов тепломассообмена в них. В связи с этим возрастает удельная гидравлическая нагрузка.
В таблице 1 для сравнения приведены преимущества и недостатки различных
типов гидроохладителей в оборотных системах водоснабжения АЭС. Из
представленных данных видно, что водоемы-охладители, в отличие от градирен и
брызгательных бассейнов, обеспечивают в течении всего года оптимальное значение
температуры охлаждающей воды (10 – 16) 0С, что позволяет сохранять глубокий
вакуум в конденсаторе турбины и, соответственно, выдавать номинальную мощность.
К тому же наличие водоема-охладители исключает необходимость подачи воды на
значительную высоту, что сокращает расход электроэнергии на привод
циркуляционных насосов. Однако, сравнительно низкая удельная теплоотдача с его
поверхности традиционно требует создания значительной площади зеркала водоема.
Для выбора пути улучшения качества работы ГТС был проведен сравнительный
анализ работы охладительных устройств на примере температурного режима ГТС
Запорожской АЭС.
В соответствии с технологическими условиями работы АЭС температура воды на
входе в блочные насосные станции (БНС) в летний период не должна превышать 33 ºС.
Это связано с ограничением снижения вакуума в конденсаторах турбоагрегатов.
В зимний период пруд-охладитель может нести тепловую нагрузку от 5-ти
энергоблоков при условии, что температура наружного воздуха будет ниже минус 10 0С,
и 4-х энергоблоков при температуре ниже 0 0С.
232
Метрологія-2014
Харків
Т а б л и ц а 1 – Преимущества и недостатки гидроохладителей АЭС
Преимущества
Недостатки
Оборотные системы водоснабжения АЭС с водоемами-охладителями
Небольшая
высота
подъема Существенные капиталовложения при
охлаждающей воды (2 – 8) м
строительстве
чаши
водоема
и
Относительно
небольшой
расход дополнительных ГТС (водосбросных,
электроэнергии на перекачку воды подпорных сооружений и т.п.)
(12 МВт/ч
–
непосредственно
на
прокачку воды через конденсаторы;
сброс воды выполняется самотеком)
Среднегодовая
температура Воздействие водоема на экосистему
охлаждающей воды (10 – 16) °С
Отсутствие обмерзания конструкций в Отчуждение больших территорий под
холодное время
водоем
Оборотные системы водоснабжения АЭС с брызгальными бассейнами
Небольшая
занимающая
площадь Невозможность поддерживания высокого
2
(≈1500 м )
вакуума в конденсаторах турбин на
блоках
большой
Доступное
и
недорогостоящее энергетических
мощности
из-за
температуры
обслуживание
охлаждающей воды (20 – 25) 0С.
Надежная и долговечная конструкция
Подвержены обмерзанию
Простота и незасоряемость
Унос капель ветром за пределы бассейна
Оборотные системы водоснабжения АЭС с градирнями
Относительно
небольшие
площади, Большой расход электроэнергии на
занимаемой охладителем (0,1-1,2) м2/кВт работу циркуляционных насосов (≈16,5
Мвт/ч). Температура охлаждающей воды
(20 – 25) 0С.
Конструкции подходят для маловодных Высокая стоимость и значительная
и безводных регионов
материалоемкость
Практически полное отсутствие потерь Необходимость
привлечения
воды
высококвалифицированных рабочих для
строительства, ремонта и обслуживания
за счет сложности конструкции.
В летний период пруд-охладитель может обеспечить охлаждение циркуляционной
воды для (1 – 5) энергоблоков в зависимости от целого ряда факторов, в том числе,
естественно, и от погодных условий. Поддержание оптимальной охлаждающей способности
пруда-охладителя и эксплуатация охладителей циркуляционной системы (брызгальных
модулей, градирен и брызгальных полей) осуществляется в соответствии с [7].
В таблицах 2 и 3 для сравнения представлены данные количества используемых
охладительных устройств в разное время года (март, июнь) и выработанной мощности.
Таблица 2 – Температурный режим ГТС и выработанная мощность за март 2012 г.
233
Метрологія-2014
Харків
Таблица 3 – Температурный режим ГТС и выработанная мощность за июнь 2012 г.
В соответствии с данными суммарная мощность за март составила 158747 МВт
(табл. 2), а за июнь – 132317 МВт (табл. 3), что на 26430 МВт меньше, чем за март. При
этом, количество работающих насосов циркуляционной системы в среднем за месяц март
составило 21 шт., за июнь – 28 штук. К тому же, в летний месяц непрерывно работали две
башенные градирни, что, соответственно, сопровождалось большими энергозатратами.
Таким образом, проведенный анализ позволяет сделать следующие выводы:
1. Вода, циркулирующая по замкнутому контуру в оборотных системах
водоснабжения, нагревается, проходя через конденсатор и другие теплообменники. В
качестве гидроохладителей в таких системах используют водоемы, брызгальные
модули и поля, а так же градирни, каждый из которых обладает своими особенностями
и целесообразен в том или ином случае. Однако, именно водоемы-охладители дают
наибольшую эффективность и экономический эффект по среднегодовым подсчета, а
охлаждение воды происходит вследствие конвективного теплообмена с воздухом и
испарения части воды с поверхности водоема.
2. Проведенный анализ работы охладительных устройств на примере
температурного режима ГТС Запорожской АЭС, показал что водоем-охладитель в летний
период обладает сравнительно низкой удельной теплоотдачей и эффективен лишь на 25%.
Поэтому, на практике самым оптимальным вариантом является использование
комплекса гидротехнических сооружений циркуляционных систем технического
водоснабжения АЭС. Для поддержания оптимальной охлаждающей способности прудаохладителя в летний период необходимо вводить в эксплуатацию доп. охладители
циркуляционной системы такие как, брызгальные модули, градирни и брызгальные поля.
Список литературы
1. Инструкция по эксплуатации линейных гидротехнических сооружений
00.гц.vc.иэ.10-12 – Энергодар: ОП ЗАЭС, 2012. – 22 c.
2. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для ВУЗов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.,
Стройиздат, 1974 г. – 480 с.
3. Бейнер Н.В. Классификация водоемов, предназначенных для охлаждения
циркуляционных вод на / Н.В. Бейнер, П.С. Бейнер // Зб. наук. пр. СНУЯЕтаП. –
Севастополь: СНУЯЭиП, 2013. – Вып.1(45). – С. 77-81.
4. Антонова Л.Н. Назначение и особенности условий работы водоемов-охладителей
тепловых и атомных электростанций / Л.Н Антонова [и др.] // Восточно-Европейский
журнал передовых технологий – Харьков: УГАЖТ, 2012. – Вып. 2/10(56) – С.56-63
5. Богославчик П.М. Гидротехнические сооружения ТЭС и АЭС/ П.М. Богославчик,
Г.Г. Круглов − Высшая школа: Минск, 2010. – 270 с.
6. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции / Т.Х. Маргулова. Учебник для
вузов. − Изд. 5-е. − М.: ИздАТ, 1994. − 289 с.
7. Инструкция по эксплуатации пруда-охладителя 00.ГЦ.UL.ИЭ.01.A – Энергодар: ОП
ЗАЭС, 2012. – 15 c.
234
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа