Тепловые схемы подразделяются на принципиальные и развернутые (полные). На принципиальной тепловой схеме показывается только основное оборудование и трубопроводы, его соединяющие. Независимо от количества установленных на АЭС агрегатов однотипное оборудование указывается однократно. Вспомогательное оборудование — система воздушников, дренажей, система баков, арматура и другое на принципиальной схеме не указываются.
Принципиальные тепловые схемы могут составляться при решении различных вопросов. При проектировании новой станции составляются различные принципиальные схемы с целью выбора наиболее оптимального варианта при предварительных проработках. Для выбранного варианта могут варьироваться мощность и параметры основных агрегатов, схема их включения в тепловую схему АЭС.
На развернутой (полной) тепловой схеме указывается все оборудование, основное и вспомогательное, все трубопроводы, объединяющие это оборудование в единую схему. Развернутая тепловая схема является основным документом для обучения обслуживающего персонала АЭС.
Иногда составляются так называемые расчетные тепловые схемы, занимающие промежуточное значение между принципиальной и развернутой тепловыми схемами. На расчетной схеме наряду с основным указывается и некоторое вспомогательное оборудование, связанное с распределением теплоты, потоков пара и конденсата по элементам тепловой схемы. Расчетная тепловая схема может составляться, например, при изменении в существующей схеме блока метода подготовки добавочной воды (вместо химического обессоливания вводится термическое), при изменении температуры охлаждающей воды в конденсаторе, при изменении схемы слива дренажей ПНД или СПП и в других случаях.
На двухконтурной АЭС с реактором ВВЭР-440 на один блок устанавливаются две турбины К-220-44/3000. Такие блоки установлены на третьей и четвертой очередях Нововоронежской АЭС, на Кольской, Ровенской, Армянской АЭС, на АЭС «Козлодуй» (НРБ), «Норд» (ГДР), «Пакш» (ВНР) и других АЭС.
Рис. 19.6 Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки двухконтурной АЭС с ВВЭР-440
1 — стопорно-регулирующий клапан; 2 — уплотнение штоков клапанов, 3 — уплотнения вала турбины; 4 — ЦВД; 5 — СПП; 6 — ЦНД; 7 — подогреватели сетевой воды; 8 — насос теплосети; 9 — конденсатор, 10 — конденсатный насос первой ступени; 11 — основной эжектор турбины; 12 — эжектор уплотнений, 13 — БОУ, 14 — конденсатный насос второго' подъема, 15 — ПНД; 16 — дренажные насосы, 17 — охладитель дренажа, 18 — деаэратор; 19 — питательный насос; 20 — ПВД, 22 — коллектор пара собственных нужд; 23 — BFY—СН, 24 — ВРУ—К.
Двухконтурные АЭС с реакторами ВВЭР-1000 имеют различные схемы турбоустановок. На V блоке Нововоронежской АЭС на один блок с ВВЭР-1000 установлены две турбины К-550-60/1500. В настоящее время двухконтурные АЭС с ВВЭР-1000 строятся как моноблоки с установкой одной турбины К-1000-60/1500 или К-1000-60/3000. Такие блоки установлены на Южно-Украинской, Запорожской, Калининской, Ровенской, Балаковской и других АЭС.
На одноконтурных АЭС устанавливаются по две турбины. На один блок с реактором РБМК-1000 работают две турбины К-500-65/3000. Такие блоки установлены на Ленинградской, Чернобыльской, Курской, Смоленской АЭС.
Для реактора РБМК-1500 установлены две турбины К-750-65/3000. Такой блок работает на Игналинской АЭС.
На рис. 19.6 представлена схема турбоустановки К-220-44/3000. Турбина имеет 8 отборов пара: пять из ЦВД и три из ИНД. Между ЦВД и ЦНД установлен СПП, состоящий из сепаратора со сбросом сепарата в деаэратор и двухступенчатый промперегреватель. Первая ступень перегрева осуществляется отборным паром, вторая — свежим паром. Первые три отбора из ЦВД направляются соответственно на ПВД8, ПВД7 и ПВД6.
Рис. 19 7 Принципиальная тепловая схема турбоустановки К-500-60/1500 двухконтурной АЭС с ВВЭР-1000 (V блок Нововоронежской АЭС):
1 — уплотнения штока клапанов турбины; 2 — блок клапанов; 3 — уплотнения вала турбины; 4 — СПП, 5 — ЦВД и ЦСД, 6 — ЦНД; 7 — конденсатор турбины, 8 — подогреватели сетевой воды; 9 — насос теплосети; 10 — основной эжектор; 11 — эжектор уплотнений; 12 — конденсатные насосы первого и второго подъемов; 13 — ПНД, 14 — дренажные насосы, 15 — охладители дренажей, 16 — деаэратор; 17 — турбопривод питательного насоса, 18 — питательный насос, 19 — регулятор давления в деаэраторе, 20 — ПВД; 21 — BOU
В ПВД7 сбрасывается также конденсат греющего пара второй ступени СПП, конденсат греющего пара первой ступени поступает в ПВД5. Дренажи греющих паров ПВД сбрасываются каскадно с заводом из ПВД6 в деаэратор. Четвертый и пятый отборы из ЦВД поступают соответственно на ПНД5 и ПНД4. На ПНДЗ, ПНД2 и ПНД1 пар отбирается из ЦНД. ПНД объединены попарно с установкой одного дренажного насоса с заводом дренажей в основной поток конденсата. Дренаж первого ПНД сбрасывается в конденсатор.
В настоящее время установка конденсатоочистки (БОУ) является обязательной и для вторых контуров АЭС с ВВЭР, поэтому на схеме показаны две ступенггконденсатных насосов с установкой БОУ между ними. К четвертому и шестому отборам подключена теплофикационная установка, конденсат греющего пара из которых каскадно сливается в ПНД2. На схеме также показаны редукционные установки 24 и 23 для сброса пара в конденсатор и подвода к коллектору собственных нужд. Рабочим паром эжекторов уплотнений и турбины служит выпар деаэраторов. Конденсат рабочего пара эжекторов каскадно сливается в конденсатор.
Добавочная вода для восполнения утечек на всех АЭС подается в конденсатор, при этом она проходит дополнительную деаэрацию в деаэрационном устройстве конденсатора и дополнительную очистку на БОУ.
На рис. 19.7 представлена принципиальная тепловая схема турбоустановки К-500-60/1500.
Рис. 19.8 Принципиальная тепловая схема турбоустановки К-1000-60/1500 двухконтурной АЭС с ВВЭР-1000:
1 — уплотнения штоков клапанов, 2 — блок клапанов турбины; 3 — ЦВД, 4 — уплотнения вала турбины, 5 — СПП, 5 — отсечной клапан 7 — ЦНД; 8 — подогреватели сетевой воды; 9 — насос теплосети; 10 — конденсатор турбины; 11 — конденсатный насос первой ступени; 12 — основной эжектор; 13 — эжектор уплотнений; 14 — БОУ; 15 — конденсатный насос второго подъема; 16 — ПНД; 17 — дренажные насосы; 18 — охладители дренажа; 19 — деаэратор; 20 — питательный насос с турбоприводом; 21 — ПВД; 22 — коллектор пара собственных нужд, 23 — БРУ—СН; 24 — БРУ—К
Турбина имеет семь отборов: четыре из ЦВД, один из ЦСД и два из ЦНД. Первые три отбора из ЦВД обеспечивают подогрев воды соответственно в ПВД7, ПВД6 и ПВД5. Дренажи греющих паров ПВД сбрасываются каскадно в деаэратор. Четвертый отбор из ЦВД направлен на ПНД4, куда сбрасывания также конденсат из сепаратора СПП. Часть выхлопного пара из ЦСД направляется на ПНДЗ. Остальные ПНД2 и ПНД1 снабжаются отборным паром из ЦНД. Все ПНД объединены попарно с установкой охладителей дренажей и заводом конденсата греющих паров дренажными насосами в основной поток конденсата. Между ЦНД и ЦСД установлен сепаратор и двухступенчатый промперегреватель. Первая ступень пароперегревателя обогревается отборным паром из первого отбора с сбросом дренажа этого пара в ПВД6. На вторую ступень пароперегревателя подается свежий пар со сбросом конденсата этого пара в ПВД7.
Рис. 19 9 Принципиальная тепловая схема турбоустановки КА 000-60/3000 двухконтурной АЭС с ВВЭР-1000
1 — блок стопорно регулирующих клапанов; 2 — ЦВД. 3 — сепаратор; 4 — промперегреватель; 5 — отсечной клапан. 6 — ЦНД, 7 — насос закачки конденсата сепаратора, 8 —насос закачки конденсата промперегревателя; 9 — конденсатор турбины, 10 — сетевые подогреватели; 11 — конденсатный насос первого подъема, /2 —БОУ; 13— основной эжектор, 14 — эжектор уплотнений, 15 — смешивающие подогреватели; 16 — конденсатный насос второго подъема, 17 — поверхностные ПНД; 18 — дренажный насос; 19 — деаэратор; 20 — бустерный насос; 21 — основной питательный насос; 22 — турбопривод, 23 — конденсатор турбопривода; 24 — ПВД; 25 — ионообменная установка на продувочной воде парогенератора; 26 — доохладитель; 27 — регенеративный теплообменник; 28 — расширитель продувки; 29 — парогенератор
Особенностью этой схемы является применение в качестве привода питательного насоса турбопривода 17. На приводную турбину отбирается перегретый пар после СПП. Турбопривод имеет свой конденсатор с заводом конденсата с помощью конденсатного насоса в основной конденсатор. Теплофикацирнная установка подключена к четвертому и пятому отборам пара с каскадным сбросом дренажей греющих паров в ПНД1. Между первой и второй ступенями конденсатных насосов установлена БОУ и охладители пара эжекторов турбины и уплотнений.
На рис. 19.8 представлена схема турбоустановки К-1000-60/1500. За основу тепловой схемы этой турбоустановки принята тепловая схема турбоустановки К-500-60/1500.
Турбина имеет семь отборов пара: три из ЦВД и четыре из ЦНД. Первые три отбора подсоединяются сответственно к ПВД7, ПВД6 и ПВД5, в ПВД6 сбрасывается также конденсат греющего пара первой ступени пароперегревателя, а в ПВД6 — конденсат второй ступени пароперегревателя. Питательный насос имеет турбопривод, питаемый перегретым паром после СПП, конденсат после конденсатора приводной турбины сбрасывается в основной конденсатор турбины. Все ПНД имеют отборный пар из ЦНД. Как и у турбины К-500-60/1500 все ПНД объединены попарно с установкой охладителя дренажа и заводом конденсата греющих паров в основной поток конденсата. К 4—6 отборам подключены сетевые подогреватели с каскадным сливом дренажей греющих паров в конденсатор. Между двумя ступенями конденсатных накосов установлены БОУ и охладители рабочего пара эжекторов турбины и уплотнений со сбросом конденсата в конденсатор. Рабочим паром эжекторов является выпар деаэратора.
На рис. 19.9 представлена схема турбоустановки К-1000-60/3000.
Особенностью тепловой схемы является использование первых двух подогревателей смешивающего типа. По этой причине вторая ступень конденсатных насосов установлена после ПНД2. Турбина имеет восемь отборов. Первые два питают паром ПВД7 и ПВД6. Третий отбор подсоединен к деаэратору и сетевому подогревателю. Отборы 4—6 подсоединены к подогревателям ПНД5, ПНД4 и ПНДЗ. Дренаж греющих паров ПНД5 и ПНД4 дренажным насосом подается в основной поток конденсата, а из ПНДЗ — в смешивающий ПНД2.
Турбопривод питательного насоса питается перегретым паром после СПП. После конденсатора приводной турбины конденсат перекачивается в основной конденсатор турбины. Турбина имеет одну ступень сепарации и одну ступень промперегрева (только свежим паром). Конденсат промперегревателя насосом закачивается в основной поток питательной воды после ПВД7. Это позволяет повысить температуру питательной воды до 214 °С. Конденсат сепаратора специальным насосом закачивается в основной поток конденсата после ПНД4. Принята одноподъемная схема питательного насоса с установкой бустерного насоса.
Рис. 19.10. Принципиальная тепловая схема турбоустановки К-500-65/3000 одноконтурной АЭС с РБМК-1000:
1 — питательный насос; 2 — деаэратор, 3 — регулятор давления в деаэраторе; 4 — испаритель; 5 — уплотнения штоков клапанов турбины; 6 — блок клапанов; 7 — ЦВД; 87 — СПП; 9 — уплотнения вала турбины, 10 — ЦНД; И — отсечной клапан; 12 — теплообменники (подогреватели) промконтура теплосети; 13 — насос промконтура теплосети 14 — конденсатор; 15 — конденсатный насос первой ступени; 16 — основной эжектор; 17 — эжектор уплотнений; 18 — БОУ; 19 — конденсатный насос второй ступени; 20— ПНД
На одноконтурных АЭС моноблочная схема пока не реализована. На АЭС с РБМК-1000 и РБМК-1500 на один реактор устанавливают по две турбины. Турбины используются быстроходные с числом оборотов 50 с-1.
На рис. 19.10 представлена тепловая схема турбоустановки К-500-65/3000.
Особенностью тепловых схем турбоустановок одноконтурных АЭС является отсутствие ПВД и наличие испарителя для выработки слабо радиоактивного пара на уплотнения турбины. Турбина К-500-65/3000 имеет 7 отборов пара. Из первого отбора ЦВД пар направляется на первую ступень промперегревателя со сбросом конденсата греющего пара в деаэратор. Второй отбор из ЦВД обеспечивает подогрев воды в деаэраторе и испарителе. Третий и четвертый отборы из ЦВД и 5, 6 и 7 отборы из ЦНД подсоединены соответственно к ПНД5—ПНД1. Все ПНД имеют охладители дренажей для уменьшения потери тепловой экономичности при каскадном сливе дренажей ПНД с заводом их в конденсатор. В конденсатор же сливается конденсат из промежуточного сепаратора турбины, предварительно охлажденный основным потоком конденсата.
Рис. 19.11. Принципиальная тепловая схема турбоустановки К-750-30/3000 одноконтурной АЭС с РБМК-1500.
1 — уплотнения штоков клапанов; 2 — блок клапанов турбины; 3 — ЦВД; 4 — уплотнения вала турбины; 5 — сепаратор; 6 — промперегреватель; 7 — отсекающий клапан; 8 — ЦНД; 9 — теплообменник парогенератора; 10 — компенсатор давления, промконтура парогенератора, 11 — парогенератор; 12 — теплообменник промконтура теплосети; 13 — насос промконтура теплосети, 14 — дренажный насос теплообменников теплосети; 15 — конденсатор; 16 — конденсатный насос первого подъема, 17 — основной эжектор уплотнений; 18 — эжектор уплотнений, 19 — БОУ; 20 — конденсатный насос второго подъема, 21 — ПНД; 22 — дренажные насосы; 23 — механический фильтр; 24 — испаритель; 25 — деаэратор; 26 — электромагнитный фильтр; 27 — питательный насос; 28 — насос закачки конденсата греющего пара промперегревателя; 29 — приводная водяная турбина; 30 — коллектор пара собственных нужд, 31 — БРУ-СН; 32 — БРУ-К
Завод дренажей ПНД и сепаратора непосредственно в конденсатор снижает тепловую экономичность АЭС, но сделано это из-за стремления снизить количество примесей в конденсате путем пропуска его через БОУ. Блочная очистная установка включает в себя механический фильтр (обычный катионитовый фильтр) для удержания взвешенных форм примесей и фильтр смешанного действия (ФСД), в котором в смешанном слое катионита и ионита происходит ионный обмен. Основной примесью, содержащейся в дренажах ПНД и сепаратора, являются продукты коррозии конструкционных материалов пароводяного контура, большая часть которых находится в виде взвеси (шлама), при прохождении конденсата через БОУ они в основном задерживаются на механическом фильтре, увеличивая его гидравлическое сопротивление и ухудшая работу конденсатных насосов. Вероятно, есть смысл очищать эти потоки отдельно с установкой только механических фильтров, что и сделано для турбины К-750-65/3000. Такая схема очистки снижает мощность БОУ.
Ко 2, 3 и 4 отборам подсоединена теплофикационная установка. Поскольку отборный пар является радиоактивным, то отпуск теплоты потребителю осуществляется по трехконтурной схеме. Дренаж греющих паров теплофикационной установки после каскадного слива заводится в ПНД2.
Питательной водой испарителя является вода из деаэраторного бака. Выработанный в испарителе пар направляется на уплотнения турбины. Рабочим паром для эжекторов уплотнений и турбины является выпар деаэратора.
На рис. 19.11 представлена схема турбоустановки К-750-65/3000. Особенностями тепловой схемы турбоустановки К-750-65/3000 по сравнению с К-500-65/3000 являются: использование деаэратора более высокого давления (вместо 0,7 МПа принято 1 МПа) и применение после деаэратора смесителя дренажа пароперегревателя и питательной воды, благодаря чему температура воды возросла с 165° до 190°С.
В качестве привода насоса для закачки конденсата греющего пара перегревателя принята водяная турбина, работающая на питательной воде.
В отличие от схемы рис. 19.10 для К-750-65/3000 принят однократный перегрев пара только свежим паром. Дренажи ПНД попарно, как и турбины К-1000-60/1500, закачиваются дренажными насосами в основной поток конденсата с очисткой их на механических фильтрах. Это повышает тепловую экономичность АЭС по сравнению со схемой рис. 19.10. Очистка конденсата может идти за счет установки электромагнитного фильтра после деаэратора. В этом случае почти все потоки конденсата проходят через фильтр и механические фильтры на потоках дренажей ПНД можно не ставить. Электромагнитные фильтры (ЭМФ) достаточно компактны, так как фильтрацию воды можно производить с большими скоростями (до 1000 м/ч). Но при работе при повышенных температурах возникают проблемы с охлаждением электрообмоток ЭМФ. В схеме турбоустановки К-750-65-3000 имеется парогенератор для выработки нерадиоактивного пара по трехконтурной схеме и теплофикационная установка, также работающая по трехконтурной схеме.
