Эксплуатационные режимы водо-водяных энергетических реакторов - Паротурбинная установка ВВЭР-1000

11.2. ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА
Принципиальная схема паротурбинной установки энергетического блока ВВЭР-1000 V блока НВАЭС аналогична традиционным тепловым схемам АЭС с ВВЭР. Отличия связаны с повышением параметров паросилового оборудования и обеспечением более надежной и безопасной работы турбоустановок [163, 165, 166].
От парогенераторов пар направляется на две турбины по четырем паропроводам высокого давления, имеющим следующие характеристики:
Расчетное давление, кгс/см2......................................................................................................86
Расчетная температура, °С...................................................................300
Давление гидроиспытания, кгс/см2...............................................................................110
Размер трубы паропровода (диаметр х толщина стенки), мм........630 х 25

В номинальном режиме работы энергоблока на каждую турбину поступает пар от двух парогенераторов. Турбоустановка состоит из конденсационной турбины типа К-500-60/1500, генератора ТГВ-500-4 и бесщеточного возбудителя БТВ-500-4. Турбина (рис. 11.6) состоит из двух цилиндров. В первом объединены части высокого (ЧВД) и среднего (ЧСД) давлений.

Рис. 11.5

Рис. 11.5

Рис. 11.5. Принципиальные схемы установок спецводоочистки (СВО) серийного блока ВВЭР-1000:
1  —  реактор; 2  —  парогенератор; 3 — главный циркуляционный насос; 4 — фильтр механический высокотемпературный; 5, 9 — ловушка зернистых материалов; 6 — регенеративный теплообменник; 7 — доохладитель продувки; 8 — фильтр ионитовый; 10 — деаэратор подпитки; 11 — деаэратор борного регулирования; 12 — подпиточный насос; 13  —  насос подачи на очистку; 14  —  бак организованных протечек; 15 — бак борсодержащей воды; 16 — фильтр трапных вод механический; 17 — бак спецканализации; 18 — насос спецканализации; 19 — бак-отстойник; 20  —  насос демонтажа; 21  —  бак трапных вод; 22 — насос трапных вод; 23  —  выпарной аппарат; 24 — доупариватель; 25  —  насос организованных протечек; 26 — конденсатор-дегазатор; 27 — монжюс; 28  —  насос дегазированной воды; 29 — фильтр ионитовый и активированного угля (с кожухом); 30 — охладитель дистиллята выпарной установки; 31  —  фильтр ионитовый и активированного угля; 32 — фильтр механический; 33 — ловушка зернистых материалов; 34 — контрольный бак; 35  —  насос контрольных баков; 36 — расширитель продувки; 37 — регенеративный теплообменник продувки; 38 — доохладитель продувки; 39 — бункер загрузки; 40 — бак очищенной воды; 41 — насос очищенной воды; 42  —  охладитель сдувок выпарной установки; 43 — фильтр ионитовый; 44  —  фильтр механический; 45  —  насос «грязного» борного концентрата; 46 — охладитель борного концентрата; 47 — приемный бак; 48 — насос вод спецпрачечной; 49 — контактный чан растворов с мешалкой; 50  —  насос борной кислоты; 51  —  расходный бак борной кислоты; 52 — насос подачи борной кислоты; 53  —  насос дезактивирующего раствора щелочи; 54 — подогреватель щелочи; 55  —  насос дезактивирующего раствора кислоты; 56 — подогреватель кислоты; 57 — мешалка пеногасителя

Второй является цилиндром низкого давления (ЦНД) [165]. Основные номинальные характеристики турбины:
Удельный расход тепла (брутто), ккал/(кВт · ч) . . . .............................. 2563
Частота вращения вала, об/мин...............................................................1500
Расход пара на турбину, т/ч......................................................................3135
Номинальное давление свежего пара перед комбинированными клапанами,
кгс/см2................................................................................... 60
Температура свежего пара перед клапанами, °С ........................ 274,3
Степень сухости пара перед клапанами, отн.                      ед. .... 0,995
Давление пара на выходе из ЧВД, кгс/см2....................................................11,71
Давление пара после промежуточного перегрева (на входе в ЧСД),
кгс/см2 ............. 10,77
Температура пара после промежуточного перегрева (на входе в ЧСД), °С . .250 Количество: 
регенеративных отборов пара.................................................................. 7
ступеней в ЧВД..............................................7
ступеней в ЧСД................................................................................................................. 5
ступеней в ЦНД.............................................2x4

Наружный диаметр последней ступени ЦНД, мм........................................... 5600
Температура питательной воды, °С.................................................................... 220
Добавка обессоленной воды в контур, т/ч......................................................... 50

После ЧВД организованы промежуточная сепарация и двухступенчатый перегрев пара в двух сепараторах-пароперегревателях (СПП), имеющих характеристики:
Расход пара на входе, т/ч....................................................................................... 1180
Расход греющего пара первой ступени на пароперегреватель ПП-1, т/ч . . .37,7 Расход греющего пара второй ступени на пароперегреватель ПП-2, т/ч . . .64,9

Отработавший пар после ЦНД каждой турбины конденсируется в двух конденсаторах типа К-22550. Конденсатор поверхностный, двухходовой, двухпоточный, бокового исполнения. Охлаждающая циркуляционная вода подается в верхние и нижние половины конденсаторов насосами. Основные характеристики конденсатора:
Расчетное давление пара на входе, кгс/см2....................................................... 0,06
Температура охлаждающей воды, °С.................................................................. 22
Расход охлаждающей воды на два конденсатора одной турбины,
м3/ч....................................................................................................................... 91650
Напор насосов охлаждающей воды, м:
в верхние половины конденсаторов................................................. 15 — 22,2
в нижние половины конденсаторов........................................................... 13,5
Количество охлаждающих трубок (диаметр х толщина стенки, мм), шт:
28 х 1.............................................................................................................. 12.752
28 х 2.................................................................................................................... 214
Длина охлаждающих трубок, м..........................................................................   .10
Перепад давления на конденсаторе в номинальном режиме, кгс/см2........ 0,4
Наибольшее допустимое избыточное давление внутри водяного пространства
конденсатора, кгс/см2 . ............................................................................................ 2
Расход пара через приемно-сбросное устройство (ПСУ), т/ч ..... . .1800 Содержание кислорода в воде после конденсатора, мкг/л................................................................................................. <20

Таблица 11.1. Характеристики теплообменного оборудования турбоустановки
К-500-60/1500

Рис. 11.6. Принципиальная тепловая схема турбоустановки К-500-60/1500:
1  —  часть высокого давления (ЧВД); 2  —  сепараторы-пароперегреватели (СПП); 3  —  часть среднего давления (ЧСД); 4  —  цилиндр низкого давления (ЦН Д); 5  —  конденсатор турбины; 6 — конденсатные насосы; 7 — охладители эжекторов (ОЭ); 8  —  подогреватель низкого давления № 1 (ПНД-1); Р — охладитель дренажа (ОД-2); 10  —  ПН Д-2; 11  —  ПН Д-3; 12  —  охладитель дренажа (ОД-4); 13  —  ПНД-4; 14 — деаэратор (Д); 15  —  питательный турбонасос; 16 — приводная паровая турбина; 17 — конденсатор приводной турбины; 18  —  подогреватели высокого давления № 5 (ПВД-5); 19 — ПВД-6; 20 — ПВД-7     

Конденсат подается насосами (3 шт.) в схему регенерации, состоящую из четырех подогревателей низкого давления (ПНД), деаэратора (Д) для удаления газов (в основном кислорода), растворенных в питательной воде, и трех подогревателей высокого давления (ПВД) (табл. 11.1). Слив конденсата греющего пара (дренажа) ПВД —
каскадный: из ПВД-7 в ПВД-6, из ПВД-6 в Д, из ПВД-5 в ПНД-4; имеется переключение слива ПВД-6 на ПВД-5. Дренаж из ПНД-4 направляется на выносной охладитель дренажа ОД-4, оттуда на ПНД-3, далее дренажным насосом ДН-2 конденсат подается в линию основного конденсата. Дренаж из ПНД-2 направляется в ОД-2, оттуда на ПНД-1, далее дренажным насосом ДН-1 конденсат подается в линию основного конденсата. Конденсат греющего пара с ПП-2 самотеком поступает в ПВД-7, а конденсат с ПП-1 направляется в ПВД-6. Пар, отделенный от пароводяной смеси (сепарат), из СПП поступает в ПВД-5.

Основной конденсат каждой турбины проходит через два термических деаэратора типа ДСП-1600-1, состоящих из бака и деаэрационной колонки. Параметры деаэратора приведены ниже:
Масса бака, т........................................................................................................... 30,1
Масса колонки, т................................................................................................ 17,164
Рабочее давление в колонке и баке, кгс/см2......................................................... 6
Допустимое давление в колонке и баке при работе предохранительных клапанов,
кгс/см2.........................................................................................................................   7,5
Давление гидроиспытания колонки и бака, кгс/см2............................................ 9
Рабочая температура в колонке и баке, °С...................................................... 164
Емкость геометрическая, м3:
колонки.............................................................................................................. 52
бака..................................................................................................................... 150
Емкость рабочая бака, м3...................................................................................... 120
Номинальная производительность, т/ч........................................................... 1600
Удельный расход выпара на тонну деаэрированной воды, кг..................... <2
Устойчивая деаэрация при нагрузках (при среднем подогреве воды Δt= 10-:-40 °С),
т/ч.................................................................................................................... 480—1600
Концентрация кислорода в деаэрированной воде (при первоначальной концентрации 1 мг/кг), мкг/кг                ................................................................=<15
Наружный диаметр колонки, мм.....................................................................   3442
Толщина стенки колонки, мм ...................................................................................................  16
Высота колонки, мм.............................................................................................. 8155
Наружный диаметр бака, мм...........................................................................   3442
Толщина стенки бака, мм......................................................................................    16
Длина бака, мм ... ...............................................................................................  17 000

Деаэрированная вода прокачивается по трассе трехступенчатым центробежным питательным турбонасосом типа ПТ-3750-75 с предвключенным (бустерным) одноступенчатым центробежным насосом

ПД-3750-200. В связи с большим расходом питательной воды в качестве привода питательного насоса используется паровая турбина типа ОК-12А, которая снабжается паром, отбираемым после СПП. Такой турбонасосный агрегат применен в отечественной, практике для ВВЭР впервые.

Основные параметры питательного турбонасосного агрегата:
Турбина приводная
Номинальная мощность, кВт.............................................................................. 11 600
Частота вращения ротора, об/мин.................................................................... 3500
Частота вращения выходного вала редуктора, об/мин.............................. 1800
Номинальное давление пара перед стопорным клапаном, кгс/см2......... 9,9
Номинальная температура охлаждающей воды, °С................................... 22
Противодавление в конденсаторе при номинальной мощности, кгс/см2       0,06
Время полного выбега ротора турбонасосного агрегата, мин................. ~20
Насос питательный
Производительность,.............................................................................................. м3/ч............. 3760
Напор, м..................................................................................................................... 808
Давление, кгс/см2:
на входе ..............................................................................................................   27
на выходе........................................................................................................    100
Мощность, кВт....................................................................................................... 9130
Частота вращения, об/мин.................................................................................. 3500
Температура питательной воды (до насоса), °С........................................... 170
Масса насоса, т......................................................................................................   ~20
Габариты насоса, мм:
длина...............................................................................................................   3415
ширина............................................................................................................. 2020
высота .............................................................................................................. 2130
Насос бустерный
Производительность, м3/ч.................................................................................... 3815
Напор, м...................................................................................................................... 214
Давление, кгс/см2:
на входе................................................................................................................ 7,7
на выходе ............................................................................................................  27
предельное........................................................................................................... 37
Мощность, кВт . ...................................................................................................  2435
Частота вращения, об/мин................................................................................. 1800
Масса насоса, т...................................................................................................... 6,48
Габариты насоса, мм:
длина ................................................................................................................ 2380
ширина............................................................................................................. 1760
высота....................................................................................................... 1880

Отработавший пар приводной турбины конденсируется в специальном конденсаторе, из которого двумя насосами конденсат направляется в схему регенерации основного конденсата. В турбине К-500-60/1500 предусмотрены нерегулируемые отборы пара: а) для покрытия теплофикационной нагрузки в количестве 30 Гкал/ч (при нагрузках основной турбины 60 —100% обеспечивается температура сетевой воды 130/70 °С); б) на собственные нужды в количестве 75 т/ч из III отбора турбины; в) на питание деаэратора из III отбора при нагрузке турбины 75 —100%, при нагрузке ниже 75% питание  деаэратора происходит через быстродействующую редукционную установку деаэратора (БРУ-Д).

На случай аварийных ситуаций в турбоустановке предусмотрены быстродействующие редукционные устройства сброса пара в атмосферу (БРУ-А) и в конденсатор турбины (БРУ-К). Параметры БРУ
следующие:
Производительность, т/ч...................................................................................... 900
Рабочее давление, кгс/см2:
перед БРУ А (К).......................................................................................... 78
после БРУ-А (К)........................................................................................... 15
Рабочая температура пара; °С:
перед БРУ-А (к).......................................................................................... 292
после БРУ-А (К)......................................................................................... 197
Соосно с турбиной соединен генератор ТГВ-500-4, производящий электрический ток. Основные параметры генератора следующие:
Мощность, кВт........................................................................................... 500 000
Напряжение на статоре, кВ..................................................................................... 20
Коэффициент мощности...................................................................................... 0,85
Номинальная частота вращения ротора, об/мин..................................................... 1500
Частота тока, Гц................................................................................................... 50
Ток, А:
статора................................................................................................ 17 000
ротора........................................................................................... 4380
Масса, т:
статора . . .................................................................................................. 235
ротора с монтажными приспособлениями ...................................................... 166
В серийном блоке реактор ВВЭР-1000  скомпонован   в моноблоке с паровой конденсационной турбиной           мощностью 1000 МВт типа К-1000-60/1500 или К-1000-60/3000.          В дальнейшем   рассматривается переход на использование турбин типа К-1000-70/1500 и К-1000-70/3000.