атомная станция теплоснабжения

Формула изобретения

АТОМНАЯ СТАНЦИЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, содержащая ядерный реактор с встроенным теплообменником, промежуточный контур, включающий с себя сетевой теплообменник, подключенный посредством подающего трубопровода своим входом по греющей стороне к выходу встроенного теплообменника, а также циркуляционный насос, подключенный посредством обратного трубопровода всасывающим патрубком к выходу сетевого теплообменника по греющей стороне, а напорным патрубком к входу встроенного теплообменника, сетевой контур, включающий в себя последовательно соединенные обратный трубопровод, сетвой насос, регулирующий клапан, нагреваемую сторону сетевого теплообменника, подающий трубопровод, а также систему подпитки сетевого контура, включающую в себя подогреватель исходной воды, водоподготовительную установку, подогреватель химочищеной воды, вакуумный деаэратор, бак-аккумулятор, насос подпитки, регулятор давления, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным сетевым теплообменником, подключенным по греющей стороне в промежуточный контур своим входом к выходу основного сетевого теплообменника, а своим выходом к всасывающему патрубку циркуляционного насоса, по нагреваемой стороне - своим входом к напорному патрубку сетевого насоса, а своим выходом к входу основного сетевого теплообменника и снабжена паротурбинной установкой, включающей верхний и нижний парогенераторы, соединенные последовательно и подключенные к промежуточному контуру, причем верхний парогенератор входом подключен к подающему трубопроводу промежуточного контура, а нижний парогенератор выходом подключен к входу дополнительного теплообменника, по нагреваемой стороне парогенераторы подключены входами к питательным насосам, а выходами - к турбине, причем верхний парогенератор подключен к головному по ходу пара отсеку турбины, а нижний - к отсеку турбины с соответствующим давлением пара, турбина выходом подключена к подогревателям исходной и химочищенной воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к атомным станциям теплоснабжения.

Известны атомные ТЭЦ, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию и состоящие из ядерного реактора, паротурбинной установки (ПТУ), сетевого контура.

Также известны атомные станции теплоснабжения (АСТ), вырабатывающие тепловую энергию для целей теплоснабжения и состоящие из ядерного реактора с естественной циркуляцией, промежуточного контура, сетевого контура, водоподготовительной установки для подпитки сетевого контура.

Недостатком указанной АСТ является потребление извне электрической энергии для обеспечения электроприемников станции т.е. обеспечения собственных нужд.

Целью изобретения является выработка электрической энергии для обеспечения потребности собственных нужд АСТ и внешних потребителей.

Это достигается тем, что АСТ снабжена дополнительным сетевым теплообменником, подключенным по греющей стороне в промконтур своим входом к выходу основного сетевого теплообменника, а своим выходом - к всасывающему патрубку циpкуляционного насоса, а по нагреваемой стороне своим входом - к напорному патрубку сетевого насоса, а своим выходом - к входу основного сетевого теплобменника, и снабжена ПТУ, включающей верхний и нижний парогенераторы (ПГ), соединенные последовательно и подключенные к промконтуру, причем верхний ПГ своим входом подключен к подающему трубопроводу промконтура, а нижний ПГ своим выходом подключен к входу дополнительного теплообменника, по нагреваемой стороне ПГ подключены своими входами к питательным насосам, а своими выходами - к турбине, причем верхний ПГ подключен к головному по ходу пара отсеку турбины, а нижний ПГ подключен к отсеку турбины с соответствующим ему давлением пара, турбина своим выходом подключена к подогревателям исходной и химочищенной воды.

Установка ПТУ и дополнительного сетевого теплообменника на АСТ с открытой системой теплоснабжения позволит вырабатывать электрическую энергию для обеспечения потребности собственных нужд станции и отпуска внешним потребителям.

На чертеже изображена АСТ.

Она состоит из ядерного реактора со встроенным теплообменником 2, промежуточного контура, включающего сетевой теплобменник 3, подающий трубопровод промконтура 4, циркуляционный насос 5, обратный трубопровод промконтура 6, сетевого контура, включающего обратный трубопровод сетевой воды 7, сетевой насос 8, регулирующий клапан 9, подающий трубопровод сетевой воды 10, системы подпитки, включающей подогреватель исходной воды 11, водоподготовительную установку 12, подогреватель химочищенной воды 13, вакуумный деаэратор 14, бак аккумулятор 15, подпиточный насос 16, регулятор давления 17, паротурбинной установки, включающей верхний ПГ 18, нижний ПГ 19, турбину с электрогенератором 20, питательные насосы 21, дополнительный сетевой теплообменник 22.

Дополнительный сетевой теплообменник 22 предназначен для более глубокого охлаждения теплоносителя промежуточного контура.

АСТ работает следующим образом.

Выработанная в ядерном реакторе 1 тепловая энергия поступает через встроенный теплообменник 2 в промежуточный контур, где разделяется на два потока. Один поток поступает в верхний ПГ 18, где превращает питательную воду в пар низкого давления, затем поток смешивается со вторым потоком. Второй поток направляется в сетевой теплообменник 3 где нагревает сетевую воду, а затем смешивается с первым потоком после ПГ 19. Далее теплоноситель промежуточного контура поступает в дополнительный сетевой теплообменник 22, где охлаждается сетевой водой и затем насосом 5 направляется во встроенный теплообменник 2.

Пар, полученный в ПГ 18, направляется в головной отсек турбины. Произведя некоторую работу в турбине, влажный пар смешивается с паром низкого давления. При смешивании двух потоков пара влажность полученного пара уменьшается за счет более сухого пара низкого давления. Суммарный поток отработанного в турбине пара поступает в подогреватели 11, 13, где конденсируется и питательными насосами закачивается в ПГ 18, 19.

Тепловой поток, на базе которого выработана электрическая энергия, сообщается подпиточной воде. Подпиточная вода смешивается с сетевой водой обратного трубопровода и нагревается в сетевых теплообменниках 22 и 3. Регулирующий клапан 9 предназначен для согласования в каждый момент времени вырабатываемой и потребляемой тепловой мощности.

Выработанная в турбогенераторе электрическая энергия направляется на обеспечение собственных нужд станции и внешним потребителям.

Температура пара, генерируемого в ПГ, определяется температурой греющего теплоносителя на выходе из ПГ. Вследствие этого пар, полученный в ПГ 18, имеет большую работоспособность нежели пар, полученный в ПГ 19, что существенно увеличивает суммарное теплопадение пара и электрическую мощность турбины.

Увеличение количества последовательно соединенных по греющей стороне ПГ повышает до определенного предела среднюю температуру подвода теплового потока в паротурбинный цикл и тем самым повышает в целом термический коэффициент полезного действия ПТУ. Оптимальное число ПГ должно выбираться исходя из технико-экономических соображений.

Повышение надежности АСТ достигается за счет повышения надежности электроснабжения, организации дополнительного канала аварийного расхолаживания реактора, например при внезапной остановке циркуляции в сетевом контуре, путем разогрева подпиточной воды в баках аккумулятора.

Атомная энергетическая установка, оснащенная ПГ, может найти применение для электроснабжения тепловой и электрической энергией атомных опреснительных комплексов, а также других энергоемких производств, потребляющих низкопотенциальную тепловую энергию.