Тепловая электростанция, преимущественно атомная
Изобретение относится к области работы тепловой электростанции, а именно к накоплению тепловой энергии в период снижения электрического потребления и выдаче накопленной тепловой энергии в период повышения электрического потребления в энергосети (час пик), и может быть использовано при накоплении горячего теплоносителя, нагреваемого, по меньшей мере, двумя энергоблоками с одним общим аккумулирующим баком. Технический результат - повышение эффективности использования системы для аккумулирования тепловой энергии в период работы электростанции в маневренных режимах. Тепловая электростанция, преимущественно атомная, состоит из, по меньшей мере, двух атомных энергоблоков, каждый из которых имеет по реакторному контуру 3 и 65 и по пароводяному контуру 9 и 64. Кроме этого, имеется контур 28 высокотемпературного теплоносителя, который включает в себя бак 29 для аккумулирования тепла с подсоединенными к нему зарядным теплообменником 30 и двумя разрядными теплообменниками 31 и 75. Эти два разрядные теплообменники 31 и 75 по линии поступления конденсата из турбин 13 и 69, в свою очередь, подключены в обход соответственно задвижки 27 контура 9 и задвижки 72 контура 64, что обеспечивает возврат конденсата в деаэраторы 24 и 73 несколько выше температуры насыщения пара на 1-2°С и поэтому регенеративные отборы пара из турбин 13 и 69 на последующие подогреватели низкого давления 22 и 71 будут автоматически прекращаться, т.е. запираться. В результате расход пара через проточную часть цилиндров высокого и низкого давления возрастает, и мощность турбогенераторов соответственно также растет и превышает номинальный уровень стопроцентной мощности энергоблоков. Величина превышения номинальной мощности и является той самой дополнительной пиковой мощностью в режиме разряда бака 29 для аккумулирования теплоты. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области работы тепловой электростанции, а именно к накоплению тепловой энергии в период снижения электрического потребления и выдаче накопленной тепловой энергии в период повышения электрического потребления в энергосети (час пик), и может быть использовано при накоплении горячего теплоносителя, нагреваемого, по меньшей мере, двумя энергоблоками с одним общим аккумулирующим баком.
Известна энергетическая установка, содержащая парогенератор, подключенный трубопроводами острого пара к основной турбине с регенеративными отборами, конденсатором и системой регенерации, аккумулятор теплоты, бак конденсата, расширитель и пиковую турбину. См. патент США №3982379, кл. F01K 3/00, опубл. 1976 г.
Во время разряда аккумулятора теплоты этой установки проявляется нестабильность энергетических параметров пикового контура и наличие пускового периода дополнительной пиковой турбины, это приводит к снижению эффективности при работе в широком диапазоне нагрузок, включая и периоды покрытия пиковой нагрузки.
Известна также теплофикационная энергетическая установка, содержащая: парогенератор, турбину, соединенную через конденсатор и деаэратор с колонкой с подогревателями высокого и низкого давления, аккумулятор, состоящий из емкостей для холодного и горячего теплоносителя, теплообменник нагрева теплоносителя, подключенный к парогенератору, и теплообменники охлаждения теплоносителя, соединенные параллельно, пиковый паросиловой контур, состоящей из пиковой турбины и конденсатора с подключением по греющему теплоносителю к теплообменнику аккумулятора. См. Авторское свидетельство СССР №1430563, кл. F01K 17/00, приоритет от 04.01.1984.
Данное техническое решение сложно в управлении перехода с режима зарядки аккумулятора теплоты в режим разрядки аккумулятора теплоты и наоборот, когда этот процесс должен произойти в течение одних суток, поскольку требуется включение в работу много задвижек и необходимое время для приведения системы в заданное рабочее состояние. Кроме того, наличие пиковой турбины предполагает неоднократный останов и запуск в режиме разрядки и зарядки аккумулятора теплоты, что сопряжено с многократными термоциклическими циклами оборудования пикового контура.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является тепловая электростанция, преимущественно атомная, содержащая паровой контур, имеющий соединенные между собой паропроводами парогенератор, пароводяную турбину, подогреватели низкого давления и деаэратор для пароводяной турбины. Электростанция содержит также контур высокотемпературного теплоносителя, который имеет бак для аккумулирования теплоты с зарядным и разрядным теплообменниками. См. патент РФ №2315185, кл. F01K 17/02, опубл. 2008 г. - прототип.
Ограниченные возможности замещения регенеративных отборов пара для подогрева питательной воды в прототипе приводят к существенному ограничению диапазона регулирования мощности и тем самым возможности участия тепловой электростанции в регулировании суточного графика электрической нагрузки в энергосистеме, что, в конечном итоге, снижает эффективность использования аккумулирующей системы.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности использования системы аккумулирования тепловой энергии в период работы тепловой электростанции в маневренных режимах, участвующей в покрытии переменной зоны суточного графика электрической нагрузки энергосистемы, расширение диапазона регулирования электрической нагрузкой при обеспечении высоких значений коэффициента использования установленной мощности и конкурентоспособности электростанции на рынке услуг электроэнергии и мощности.
Поставленная задача достигается тем, что в тепловой электростанции, преимущественно атомной, содержащей пароводяной контур, имеющий соединенные между собой паропроводами парогенератор, пароводяную турбину, подогреватели низкого давления, деаэратор пароводяной турбины и контур высокотемпературного теплоносителя, имеющий бак для аккумулирования теплоты с зарядным и разрядным теплообменниками, новым является то, что между подогревателями низкого давления смонтирована разделительная задвижка, вход и выход которой подсоединены соответственно к входу и выходу разрядного теплообменника, а вход и выход зарядного теплообменника соединены соответственно с входом пароводяной турбины и с входом деаэратора пароводяной турбины.
Кроме этого, в контур высокотемпературного теплоносителя между выходом из разрядного теплообменника и входом в зарядный теплообменник могут быть установлены байпас насосов, задвижки и фильтр для очистки теплоносителя.
Кроме этого, в верхней части бака для аккумулирования теплоты могут быть установлены верхняя входная и выходная задвижки, первая из которых сообщена с выходом зарядного теплообменника, а вторая с входом разрядного теплообменника, в нижней части бака для аккумулирования теплоты могут быть установлены нижняя входная и запорная задвижки, первая из которых сообщена с входом зарядного теплообменника, а вторая сообщена с входом разрядного теплообменника, при этом вход и выход разрядного теплообменника соединены между собой обводным трубопроводом с задвижкой.
Кроме этого, тепловая электростанция может быть снабжена дополнительным пароводяным контуром, имеющим пароводяную турбину, подогреватели низкого давления, между которыми смонтирована разделительная задвижка, и деаэратор пароводяной турбины, при этом параллельно основному разрядному теплообменнику подсоединен аналогичный дополнительный разрядный теплообменник, вход и выход которого подсоединены соответственно к входу и выходу дополнительной разделительной задвижки, а вход и выход зарядного теплообменника соединены соответственно с входом дополнительной пароводяной турбины и с входом дополнительного деаэратора пароводяной турбины.
Установка разделительной задвижки между подогревателями низкого давления обеспечивает транзитную прокачку конденсата основного тракта питательной воды через подогреватели низкого давления, минуя разрядные теплообменники в случае проведения ремонтно-профилактических работ, и призвана свести до минимума число подключений арматуры и одновременно исключить термоциклические перегрузки на оборудование аккумулирующего контура с высокотемпературным теплоносителем.
Подключение зарядного теплообменника к входу пароводяной турбины позволяет существенно сократить геометрические размеры зарядного паропровода и расход острого пара в режиме зарядки бака для аккумулирования теплоты по сравнению с величиной отбора пара из промежуточных ступеней регенеративного отбора. Подключение зарядного теплообменника к входу деаэратора пароводяной турбины обеспечивает дегазацию конденсата основного греющего пара в режиме зарядки бака для аккумулирования теплоты.
Установка байпасирующего контура с фильтром по тракту аккумулирующего высокотемпературного теплоносителя обеспечивает устранение возможных деградирующих компонентов высокотемпературного теплоносителя и тем самым сохранение теплофизических свойств в течение всего ресурсного цикла использования теплоносителя до 50 лет.
Размещение задвижек в верхней и нижней части бака для аккумулирования теплоты обеспечивает эффективное использование запасенной теплоты за счет минимальной толщины разделительного слоя холодного и горячего теплоносителя и в два раза сокращает число баков для аккумулирования теплоты в контуре высокотемпературного теплоносителя.
Снабжение дополнительным пароводяным контуром позволяет расширить диапазон регулирования мощности на атомной электростанции за счет более глубокой разгрузки одного энергоблока и выдачи пиковой мощности с подключением смежных энергоблоков к общему баку для аккумулирования теплоты.
Ниже приводится описание одного из многочисленных вариантов выполнения тепловой электростанции, каждый из вариантов которых подчинен единому изобретательскому замыслу, отображенному в нижеприведенной формуле изобретения.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена принципиальная тепловая схема маневренной атомной электростанции с системой аккумулирования тепловой энергии;
на фиг.2 показана та же схема, что и на фиг.1, пунктиром выделены трубопроводы, работающие в режиме зарядки бака для аккумулирования теплоты;
на фиг.3 тоже показана та же схема, что и на фиг.1, но с той лишь разницей, что пунктиром выделены трубопроводы, работающие в режиме разрядки бака для аккумулирования теплоты.
Тепловая электростанция, преимущественно атомная, состоит из, по меньшей мере, двух атомных энергоблоков, первый из которых содержат ядерный реактор 1, вход 2 которого соединен по тракту первого реакторного контура 3 посредством главного циркуляционного насоса 4 с выходом 5 парогенератора 6, а его вход 7 соединен с выходом 8 реактора 1. По тракту второго контура 9, а именно основному пароводяному контуру 9, выход 10 парогенератора 6 по линии острого пара паропроводами 11 подключен с одной стороны к входу 12 пароводяной турбины 13, а его вход 14 подсоединен паропроводами 15 по тракту питательной воды к выходу 16 подогревателя 17 высокого давления, последнего по ходу поступления питательной воды в парогенератор 6. Выход 18 низкого давления пароводяной турбины 13 соединен с конденсатором 19 и далее через конденсатный насос 20 с первым подогревателем 21 низкого давления по ходу тракта основного конденсата. Таких подогревателей может быть несколько. Подогреватели 21 и 22 установлены последовательно, но не менее двух. Далее выход 23 по высокому давлению пароводяной турбины 13 соединен с деаэратором 24 пароводяной турбины 13 и через питательный насос 25 с входом 26 подогревателя 17 высокого давления по ходу тракта питательной воды после деаэратора 24 пароводяной турбины 13. В тракте пароводяного контура 9 конденсата между подогревателями 21 и 22 низкого давления смонтирована разделительная задвижка 27 с регулируемым электроприводом.
Тепловая электростанция имеет также третий контур 28, а именно контур высокотемпературного теплоносителя, содержащий бак 29 для аккумулирования теплоты с зарядным 30 и разрядным 31 теплообменниками. Вход 32 и выход 33 разрядного теплообменника 31 соединен с пароводяным контуром 9, посредством подводящего 34 и отводящего 35 трубопроводов, соответственно с входом 36 и выходом 37 разделительной задвижки 27. Вход 38 и выход 39 зарядного теплообменника 30 соединен соответственно с входом 12 пароводяной турбины 13 посредством задвижки 40 и с входом 41 деаэратора 24 пароводяной турбины 13 посредством обратного регулирующего клапана 42 и задвижки 43, которые последовательно установлены друг за другом. В контуре 28 высокотемпературного теплоносителя выход 44 из разрядного теплообменника 31 соединен с входом 45 зарядного теплообменника 30 посредством байпаса и обратного регулировочного клапана 46, которые последовательно установлены по ходу подачи высокотемпературного теплоносителя. Байпас представляет собой параллельно установленные насосы 47 и 48, задвижку 49 и фильтр 50 для очистки теплоносителя с задвижками 51 и 52.
В верхней части бака 29 для аккумулирования теплоты установлены верхняя входная 53 и верхняя выходная 54 задвижки, первая из которых 53 сообщена с выходом 55 зарядного теплообменника 30, а вторая 54 с входом 56 разрядного теплообменника 31 посредством входной задвижки 57. В нижней части бака 29 для аккумулирования теплоты установлены нижняя входная 58 и переходная 59 задвижки. Первая из задвижек 58 сообщена с входом 45 зарядного теплообменника 30 у выхода регулировочного клапана 46, а вторая задвижка 59 сообщена с входом 56 разрядного теплообменника 31 через входную задвижку 57. При этом вход и выход разрядного теплообменника 31 соединены между собой обводным трубопроводом с обходной задвижкой 60, вход 61 которой подсоединен к входу 62 входной задвижки 57, а выход 63 подсоединен к выходу 44 разрядного теплообменника 31.
Второй атомный энергоблок тепловой электростанции имеет также аналогичный основному пароводяному контуру 9 дополнительный пароводяной контур 64 с реакторным контуром 65. Этот реакторный контур содержит соединенные между собой трубопроводами: реактор 66, парогенератор 67 и главный циркуляционный насос 68. Дополнительный пароводяной контур 64 содержит пароводяную турбину 69, по меньшей мере, два подогревателя 70 и 71 низкого давления, между которыми смонтирована разделительная задвижка 72, деаэратор 73, подсоединенный к выходу 74 высокого давления пароводяной турбины 69, и разрядный теплообменник 75. Дополнительный пароводяной контур 64 соединен с основным пароводяным контуром 9 таким образом, что разрядный теплообменник 75 по тракту высокотемпературного теплоносителя параллельно подсоединен к разрядному теплообменнику 31 основного пароводяного контура 9 через входную задвижку 76 на входе 77 разрядного теплообменник 75. По тракту дополнительного пароводяного контура 64 вход 78 и выход 79 разрядного теплообменника 75 подсоединены соответственно к входу 80 и выходу 81 разделительной задвижки 72. Вход 38 зарядного теплообменника 30 соединен соответственно через задвижку 82 с входом 83 пароводяной турбины 74 и с выходом 84 парогенератора 67. Выход 39 зарядного теплообменника 30 через последовательно соединенный между собой клапан 42 и задвижку 85 соединен с входом 86 деаэратора 73. На валу пароводяных турбин 13 и 69 установлены электрические генераторы 87 и 88, которые представляют собой турбогенераторы.
Тепловая электростанция работает следующем образом: генерируемая теплота в первом энергоблоке от реактора 1 передается теплоносителем, циркулирующим в первичном контуре 3, к рабочему телу в парогенераторе 6, в котором вырабатывается острый пар. Острый пар по паропроводу 11 поступает на вход 12 пароводяной турбины 13 и далее проходит через проточную часть цилиндра высокого давления, сепаратор, пароперегреватель и проточную часть цилиндра низкого давления.
Отработавший пар из турбины 13 поступает в конденсатор 19, где он конденсируется. Его конденсат из конденсатора 19 прокачивают конденсатным насосом 20 через подогреватели 21 низкого давления до разделительной задвижки 27, которая может находиться как постоянно в закрытом состоянии, так и периодически в открытом состоянии, например, вне времени циклов зарядки и разрядки бака 29 для аккумулирования теплоты. При закрытой разделительной задвижке 27 конденсат из последнего подогревателя 21 низкого давления на участке перед входом 36 в разделительную задвижку 27 направляют по подводящему трубопроводу 34 в разрядный теплообменник 31. Далее конденсат возвращается по отводящему трубопроводу 35 в основной тракт питательной воды непосредственно за разделительной задвижкой 27 к участку ее выхода 37 и проходит через подогреватель низкого давления 22 и последующие подогреватели низкого давления, находящиеся за задвижкой 27 в деаэратор 24.
Разделительные задвижки 27 и 72 должны быть закрыты постоянно в течение всего времени работы энергоблоков. Открывают разделительные задвижки 27 и 72 в случае необходимости проведения ремонтно-профилактических работ разрядных теплообменников 31 и 75.
Из деаэратора 24 питательную воду прокачивают питательным насосом 25 через подогреватель 17 высокого давления и направляют в парогенератор 6 первого контура 3. При этом находящийся на валу пароводяной турбины 13 генератор 87 вырабатывает электроэнергию по заданному системным оператором графику электрической нагрузки.
Таким же образом работает и второй энергоблок, но в этом случае дополнительно подключают в работу разрядный теплообменник 75. Все оборудование системы аккумулирования тепловой энергии для двух энергоблоков размещают в одном общем вспомогательном помещении рядом с отдельно расположенным баком 29 для аккумулирования теплоты, в котором хранят высокотемпературный теплоноситель.
При работе тепловой электростанции в режиме 100% нагрузки зарядка и разрядка бака 29 для аккумулирования теплоты не происходит, но зарядный теплообменник 30 и разрядные теплообменники 31 и 75 находятся в режиме ожидания. При необходимости через эти теплообменники можно осуществлять транзитный расход высокотемпературного теплоносителя, в этом случае разделительные задвижки 27 и 72 закрыты. В состояние готовности поддерживается все остальное оборудование системы аккумулирования тепловой энергии.
На фиг.2 приведена тепловая схема атомной электростанции с системой аккумулирования тепловой энергии, та же самая, что и на фиг.1, но для пояснения работы энергоблоков при снижении электрической нагрузки на атомную электростанцию с обеспечением режима зарядки бака 29 для аккумулирования теплоты.
Во время разгрузки энергоблоков атомной электростанции реакторы 1 и 66 продолжают выработку теплоты по-прежнему на неизменном 100% уровне мощности. При этом либо задвижки 40 и 43, либо задвижки 82 и 85 по тракту греющей среды, а именно конденсата острого пара и обратный регулирующий клапан 42 открыты. Параллельная работа смежных энергоблоков при одновременно открытых задвижках 40, 43 и 82, 85 по тракту греющей среды (греющего пара) не предполагается в целях исключения гидроэнергетических возмущений в случае появления их на одном из энергоблоков. Задвижки переходная 59, обходная 60, верхняя входная 53 и обратный регулирующий клапан 46 по тракту нагреваемой среды, а именно высокотемпературного теплоносителя тоже открыты. Насосы 47 и 48 включают в работу при открытых задвижках 51 и 52 и закрытых задвижках нижней входной 58, верхней выходной 54 и байпасной 49. Холодный высокотемпературный теплоноситель из нижней части бака 29 для аккумулирования теплоты насосами 47 и 48 подают на зарядный теплообменник 30. Там он нагревается острым паром, поступающим через задвижки 40 и 82, минуя турбины 13 и 69, а конденсат греющего пара возвращается в деаэраторы 24 и 73. При этом нагретый высокотемпературный теплоноситель через верхнюю входную задвижку 53 подают в верхнюю часть бака 29 для аккумулирования теплоты и тем самым осуществляется замещение холодного теплоносителя горячим высокотемпературным теплоносителем. И так в течение всего цикла зарядки бака 29 для аккумулирования теплоты, которая происходит только при режиме снижения электрической мощности на атомной электростанции
При зарядке бака 29 для аккумулирования теплоты основной поток конденсата при закрытой разделительной задвижке 27 транзитом может проходить через разрядный теплообменник 31, открыта выходная задвижка 57, однако нагрева конденсата в нем не будет происходить, так как при зарядке бака 29 для аккумулирования теплоты через него прокачивается холодный высокотемпературный теплоноситель. Когда же разделительная задвижка 27 открыта и выходная задвижка 57 открыта, то поток основного конденсата будет прокачиваться по своему обычному тракту. Однако в обоих этих случаях во время всего цикла зарядки бака 29 для аккумулирования теплоты нагрев конденсата будет происходить по традиционной схеме из отбора пара регенеративного подогрева питательной воды.
В режиме заряда бака 29 для аккумулирования теплоты при отборе острого пара на зарядный теплообменник 30 расход его через пароводяную турбину 13 уменьшается и снижается мощность электрического генератора 87. Важно, что в процессе зарядки бака 29 для аккумулирования теплоты можно управлять величиной снижения электрической мощности как изменением производительности насосов 47 и 48, так и уровнем конденсата острого пара через изменение положения обратного регулирующего клапана 42. Это будет приводить к изменению расходов холодного высокотемпературного теплоносителя и греющего острого пара по соответствующим трактам зарядного теплообменника 30. По завершении цикла зарядки бака 29 для аккумулирования теплоты верхнюю входную задвижку 53 и переходную задвижку 59 закрывают, а насосы 47 и 48 останавливают до момента начала выдачи дополнительной пиковой мощности.
По такой же схеме можно осуществить снижение мощности на атомной электростанции при зарядке бака 29 для аккумулирования теплоты от второго атомного энергоблока тепловой электростанции. В этом случае отбор острого пара осуществляют при открытых задвижках 82 и 85 и закрытых задвижках 40 и 43.
На фиг.3 приведена тепловая схема атомной электростанции с системой аккумулирования тепловой энергии, где для пояснения работы энергоблока показан процесс при выдаче пиковой, сверхноминального базисного уровня электрической мощности на атомной электростанции в часы пиковой нагрузки в энергосистеме, режим разрядки бака 29 для аккумулирования теплоты.
В часы пиковой нагрузки реакторы 1 и 66 также работают без изменения тепловой мощности, на уровне мощности 100%, верхняя входная задвижка 54, входная задвижка 57 и входная задвижка 76 для дополнительного разрядного теплообменника 75, нижняя входная задвижка 58 и обратный регулирующий клапан 46 по тракту греющего высокотемпературного теплоносителя открываются. А верхняя входная задвижка 53, переходная задвижка 59, обходная задвижка 60, задвижка 40, задвижка 82 и разделительные задвижки 27 и 72 находятся в закрытом состоянии. Насосы 47 и 48 включают и подают холодный высокотемпературный теплоноситель в нижнюю часть бака 29 для аккумулирования теплоты, вытесняя тем самым сверху из бака 29 для аккумулирования теплоты через верхнюю выходную задвижку 54 горячий высокотемпературный теплоноситель. Далее он поступает через задвижки 57 и 76 соответственно на разрядные теплообменники 31 первого энергоблока и 75 второго энергоблока для нагрева холодного конденсата. Холодный конденсат отводят из тракта питательной воды перед разделительной задвижкой 27 первого энергоблока и разделительной задвижкой 72 второго энергоблока и затем возвращают уже нагретым конденсатом в основной тракт питательной воды после разделительной задвижки 27 и разделительной задвижки 72. Охлажденный высокотемпературный теплоноситель в разрядных теплообменниках 31 и 75 подают насосами 47 и48 через обратный клапан 46 и нижнюю входную задвижку 58 на вход в нижнюю часть бака 29 для аккумулирования тепла, и так цикл циркуляции по тракту высокотемпературного теплоносителя в режиме разряда бака 29 для аккумулирования тепла замыкается. При этом в разрядных теплообменниках 31 первого энергоблока и 75 второго энергоблока конденсат нагревается несколько выше температуры насыщения при равном давлении воды в деаэраторах 24 и 73 примерно на 1-2°C и затем возвращается в основной тракт питательной воды за задвижкой 27 и задвижкой 72 и через последующие подогреватели 22 и 71 низкого давления по ходу конденсата поступает в деаэраторы 24 и 73. Поскольку конденсат уже нагрет, то регенеративные отборы пара на последующие подогреватели низкого давления 22 и 71 и на деаэраторы 24 и 73 будут автоматически прекращаться, т.е. запираться. В результате расход пара через проточную часть цилиндров высокого и низкого давления возрастает, и мощность турбогенераторов соответственно также растет и превышает номинальный уровень стопроцентной мощности энергоблоков. Величина превышения номинальной мощности и является той самой дополнительной пиковой мощностью в режиме разряда бака 29 для аккумулирования теплоты. При этом величина превышения номинальной мощности может соблюдаться в пределах технических условий эксплуатации турбогенераторов при необходимом резерве превышения мощности, закладываемом на стадии проектирования электростанции и создания оборудования для нее.
Изменением расхода высокотемпературного теплоносителя через разрядные теплообменники 31 и 75 можно управлять величиной и длительностью выдачи пиковой мощности на атомной электростанции в течение всей длительности пиковой нагрузки в режиме разряда бака 29 для аккумулирования теплоты. В остальное время суток вне времени снижения нагрузки на атомную электростанцию и выдачи пиковой мощности атомная электростанция работает в режиме базисной номинальной нагрузки.
Величина запасаемой энергии в баке 29 для аккумулирования теплоты будет определяться двумя параметрами: длительностью цикла зарядки и величиной разгрузки одного из двух смежных энергоблоков на электростанции. При этом глубина и длительность разгрузки в случае необходимости можно реализовать по многоступенчатой схеме, например, почасовая разгрузка на разную величину по согласованию с системным оператором центрального диспетчерского управления и экономически обоснованным размерами аккумулирующих теплоту баков и дифференцированных по зонам суток тарифов на электроэнергию и мощность.
Таким образом, техническое решение по применению системы аккумулирования тепловой энергии на атомных электростанциях позволит повысить эффективность работы станции в маневренных режимах, обеспечит высокий коэффициент использования установленной мощности и сократит количество оборудования, трубопроводов и арматуры контура системы аккумулирования тепловой энергии. За счет создания общего бака для аккумулирования теплоты с целью хранения горячего и холодного теплоносителей используется принцип взаимного замещения в режимах зарядки разрядки бака для аккумулирования теплоты и общий зарядный теплообменник. Кроме того, благодаря совмещению тепловой схемы системы аккумулирования тепловой энергии для двух энергоблоков достигается двукратное увеличение пиковой мощности в режиме разрядки бака для аккумулирования теплоты в часы «пик».
За счет применения высокотемпературного теплоносителя с термически стабильной температурой до 350°C и хранения высокотемпературного теплоносителя при атмосферном давлении внутри бака для аккумулирования теплоты упрощается конструкция и изготовление самого бака для аккумулирования теплоты, а благодаря физико-химическим свойствам высокотемпературного теплоносителя типа ТЛВ-330, БС-1 или DOWTHERM, исходя из практики их применения, обеспечивается длительный ресурс работы оборудования контура системы аккумулирования тепловой энергии. Использование общего коллектора циркуляционных насосов, располагаемых на тракте холодного высокотемпературного теплоносителя, позволяет обеспечить менее термически напряженный режим работы насосов 47 и 48, а также изменять их суммарную производительность в широком диапазоне и соответственно диапазон регулирования мощности на атомной электростанции с системой аккумулирования тепловой энергии, участвующей в регулировании суточного графика электрической нагрузки в энергосистеме.
Конструктивно бак аккумулятор снабжен устройством, обеспечивающим минимальное перемешивание горячего и холодного теплоносителя на границе их соприкосновения. При этом размытая граница теплоносителя находится в пределах 2% от высоты бака аккумулятора при его сохранении в течение всего периода работы системы аккумулирования тепловой энергии.
Технико-экономический эффект состоит в том, что обеспечивается более стабильная подача электроэнергии потребителю по заданному графику системным оператором в любое время суток с сохранением высокого коэффициента использования установленной мощности электростанции при работе в маневренных режимах и неизменной тепловой мощности реакторной установки и оборудования первого контура. В конечном итоге такое решение позволит снизить себестоимость производства электроэнергии и теплоты на электростанции и способствовать снижению тарифа на электроэнергию для потребителей.
1. Тепловая электростанция, преимущественно атомная, содержащая пароводяной контур, имеющий соединенные между собой паропроводами парогенератор, пароводяную турбину, подогреватели низкого давления, деаэратор пароводяной турбины и контур высокотемпературного теплоносителя, имеющий бак для аккумулирования теплоты с зарядным и разрядным теплообменниками, отличающаяся тем, что между подогревателями низкого давления смонтирована разделительная задвижка, вход и выход которой подсоединены соответственно к входу и выходу разрядного теплообменника, а вход и выход зарядного теплообменника соединены соответственно с входом пароводяной турбины и с входом деаэратора пароводяной турбины.
2. Тепловая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в контур высокотемпературного теплоносителя между выходом из разрядного теплообменника и входом в зарядный теплообменник установлены байпас насосов, задвижки и фильтр для очистки теплоносителя.
3. Тепловая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части бака для аккумулирования теплоты установлены верхняя входная и выходная задвижки, первая из которых сообщена с выходом зарядного теплообменника, а вторая - с входом разрядного теплообменника, в нижней части бака для аккумулирования теплоты установлены нижняя входная и запорная задвижки, первая из которых сообщена с входом зарядного теплообменника, а вторая сообщена с входом разрядного теплообменника, при этом вход и выход разрядного теплообменника соединены между собой обводным трубопроводом с задвижкой.
4. Тепловая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным пароводяным контуром, имеющим пароводяную турбину, подогреватели низкого давления, между которыми смонтированы разделительная задвижка и деаэратор, при этом параллельно основному разрядному теплообменнику подсоединен аналогичный дополнительный разрядный теплообменник, вход и выход которого подсоединены соответственно к входу и выходу дополнительной разделительной задвижки, а вход и выход зарядного теплообменника соединены соответственно с входом дополнительной пароводяной турбины и с входом дополнительного деаэратора.
