Промышленное теплоснабжение от атомных источников

Размещено на http://www.allbest.ru/

СамГАСИ

Промышленное теплоснабжение от атомных источников

Д.Д. Маматкулов, А.С. Рахматов, И.Б. Юлдашев

Самарканд, Узбекистан

Аннотация

Исследование посвящено проблемам промышленного теплоснабжения от атомных источников, которые находятся в самом начале решения двух взаимоисключающих проблем. Согласно нормативным требованиям, с одной стороны, источник тепла должен быть размещен на максимально близком расстоянии от потребителя, а, с другой стороны - источник тепла должен находиться на значительном расстоянии с учетом радиационных требований. Рассматриваются вопросы теплоснабжения с применением атомных станций; роль атомных источников. Акцентируются вопросы поиска новых решений, которые могут позволить применить атомные источники, которые уже освоены, для промышленного теплоснабжения.

Ключевые слова: теплоснабжение, источники, предприятия, экономика, топливо, общество, страна, технологии, атом.

Abstract

INDUSTRIAL HEAT SUPPLY FROM ATOMIC SOURCES

D. D. Mamatkulov, A. S. Rakhmatov, I. B. Uldashev

SamSACEI, Samarkand, Uzbekistan

The research is devoted to the problems of industrial heat supply from atomic sources. The questions of a role of application of nuclear stations in heat supply are considered; applications of nuclear sources. The accent on questions of search of the new decisions is made which can allow using for the purposes industrial warmly of supply already mastered nuclear sources.

Keywords: heat supply, sources, enterprises, economy, fuel, society, country, technology, atom.

Роль атомных станций в теплоснабжении

Решение проблем, которые предусматривают возможность обеспечения теплоснабжением (в первую очередь - паром) промышленных потребителей с помощью применения атомных станций находится в начале своего развития. Причина в том, что снабжение паром с помощью энергии атомных источников имеет более сложный характер по сравнению с отпуском теплоты. Обусловлено это тем, что пароснабжение от атомных энергетических источников (АЭИ) сопряжено со значительно более существенными трудностями, чем обычный отпуск теплоты в горячей воде.

Основные влияющие факторы - требования ядерной безопасности, существенная разнохарактерность промышленных технологий, особенности транспортировки пара и т.д., а следовательно, - более жесткие требования к атомным энергетическим источникам как в области решений схем, так и в вопросах режима отпуска теплоты.

В принципе, как атомные источники в теплоснабжении, так и источники, используемые в традиционной "огневой" энергетике, могут быть применены либо в производстве теплоты, либо во взаимосвязанном производстве тепловой и электрической энергии.

В последние годы получила развитие проработка проектов атомных станций, предназначенных для промышленного теплоснабжения. Эти станции наряду со снабжением горячей водой, имели возможность обеспечивать потребителей также и паром. Вместе с тем, считается, что возведение специализированных промышленно-отопительных атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ) экономически более выгодно. Потому что производство тепловой и электрической энергии в комбинированном варианте имеет более высокие энергетические и технико-экономические показатели.

Атомные источники

Атомные источники, используемые в целях удовлетворения потребностей теплоснабжения промышленных предприятий различного профиля с помощью технологического пара, необходимо размещать, учитывая два одновременно трудно совместимых требования, которые касаются транспортировки пара от атомной электростанции.

Первое требование

Согласно нормам транспортировки пара, источник тепла должен быть размещен на максимально близком расстоянии от потребителей. Максимальное расстояние между источником тепла и потребителями определяется специальными расчетами. Это расстояние зависит от потребных параметров пара, определяемых техническими условиями производства. теплоснабжение атомный станция парогенератор

Например, параметр пара, выделяемого источником тепла, не должен превышать 8... 15 км, даже при расчетной нагрузке района, имеющей значительные показатели (1500 МДж/с).

Второе требование

Источник тепла должен быть размещен на довольно значительном расстоянии от потребителей. Это связано с тем, что, чем ближе источник расположен по отношению к району дислокации потребителей тепла, тем жестче требования современной радиационной безопасности. Это приводит к усложнению комплекса технических мероприятий и соответственно - к удорожанию их обеспечения.

Вышеперечисленные требования сводят к нулю традиционные способы транспортировки значительных объемов пара как от планируемых к возведению, так и от работающих атомных электростанций первого поколения [I]. Транспортировка пара в небольших объемах на нужды промышленных площадок строительных баз осуществляется от действующих АЭС, которые были возведены вслед за станциями первого поколения.

Отпуск теплоты в паре для внешних потребителей регламентируется Санитарными правилами различного профиля и уровня и современным комплексом общих инструкций по обеспечению безопасности атомных станций. Отпуск пара на атомных электростанциях с реакторами ВВЭР, как правило, осуществляется из коллектора собственных потребностей или непосредственно из отборов турбин. А это полностью противоречит п. 3.7 Санитарных правил, который гласит: «Отпуск пара из отборов турбин и редукционных установок для внешних потребителей (промышленной зоны, жилищно-коммунального сектора и других потребителей) не допускается» [I].

Отпуск пара на АЭС с реакторами РБМК осуществляется с помощью промежуточного контура от генератора «чистого» пара. Он подсоединен к первому нерегулируемому отбору цилиндра высокого давления. В номинальном режиме работы турбины от парогенератора может быть осуществлен отпуск 16 Дж/с теплоты и пара давлением 0,6 МПа.

В этой ситуации не выполняется п.4.4.3.1.3 общих положений обеспечения безопасности: «Давление греющей среды должно быть не ниже давления сетевого теплоносителя» [2].

Отмеченному требованию в современных двухконтурных атомных электростанциях соответствует основной поток пара в турбоагрегате после прохождения сепараторов - пароперегревателей (СПП). Но применение его в виде греющей среды приводит к большой недовыработке электроэнергии.

Поиск новых решений

Очень актуальны на современном этапе развития атомной энергетики по всему миру исследования и поиск инновационных решений, которые помогут действующие атомные энергетические источники применять в промышленном теплоснабжении. Перспективным направлением в проектировании и создании новых систем может быть применение в качестве теплоносителя органического соединения или инертного газа.

В данной ситуации, на первый план выдвигаются мероприятия по организации научно-технических, социально-экономических и других современных исследований с задачей определить степень конкурентоспособности по сравнению с альтернативными вариантами снабжения паром. Кроме того, сегодня актуальны и специальные исследования, которые призваны подтвердить техническую возможность по созданию и эффективному действию названных систем выработки пара в местных парогенераторах.

Можно отметить, что функции подобного парогенератора могут выполнять водо-паро-преобразовательные установки. Использование этого метода позволяет обеспечить значительное число потребителей. Но даже вырабатываемая на станции довольно высокая температура сетевого теплоносителя (~170°С), в местном контуре предприятия не позволяет получить насыщенный пар с давлением 0,6 и более МПа.

Это довольно ощутимо снижает возможности использования такой схемы пароснабжения. Применение в качестве местного парогенератора испарителя (или допускание вскипания сетевого теплоносителя непосредственно в трубах теплома- гистрали) совместно с использованием термокомпрессорных установок позволяет устранить указанный недостаток и получить пар практически любых требуемых параметров.

Несмотря на кажущуюся простоту в решении проблемы, в настоящее время по ряду причин применение подобного принципа пароснабжения проблематично. Основные причины:

проблемы с обеспечением технологическим оборудованием требуемых параметров;

проблемы не в полной мере проработанных режимных вопросов, связанных с отпуском теплоты от АЭС;

проблемы установления баланса между паровой и водяной нагрузками в регионе и т.п.

Наиболее эффективным и простым для реализации способом (который не имеет названных проблем) признан способ, когда паровая нагрузка от атомной электростанции осуществляется по схеме с, так называемым, «огневым» догревом. До применения названных схем промышленные потребители обеспечивались паром от паровых котельных, работавших на органическом топливе. В этих котельных атомная электростанция обеспечивала потребителей теплотой в виде горячей воды.

Часть этой воды направляется в структуры теплоснабжения коммунальнобытового назначения. Другая часть - уходит в действующие на органическом топливе усовершенствованные паровые котельные. Вода в них испаряется. И уже перегретый пар направляется к потребителям.

Такая организация работы паровой котельной может позволить системам регенерации, а также экономайзерам обходиться без применения органического топлива для нагревания воды.

Заключение

Исследование показало актуальность обеспечения теплоснабжением (прежде всего паром) промышленных предприятий различного профиля от атомных энергетических источников.

Определено, что применение атомных источников для промышленного теплоснабжения с применением атомных станций имеет свои технологические и технические особенности.

Наряду с некоторыми другими причинами, основными недостатками схем теплоснабжения со смешанной нагрузкой (паровой и в горячей воде), основанных на использовании единого теплоносителя, являются необходимость перехода на количественное регулирование тепловой нагрузки и связанное с этим увеличение годовой недовыработки электроэнергии.

Библиографические ссылки

1. Фокин В.М. Научно-методологические основы определения тепло физических свойств материалов методом неразрушающего контроля. М.: Издательство «Машиностроение-!», 2003.140с.

2. Тепло и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник. Е.В. Амети- стов, В.А. Григориев, Б.Т. Емцев и др. Под общ. Ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат,1982. - 512 с, - (Теплоэнергетика и теплотехника).

Размещено на Allbest.ru