[go: up one dir, main page]

RU2253917C2 - Mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant and an installation for executing it - Google Patents

Mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant and an installation for executing it Download PDF

Info

Publication number
RU2253917C2
RU2253917C2 RU2003102313/06A RU2003102313A RU2253917C2 RU 2253917 C2 RU2253917 C2 RU 2253917C2 RU 2003102313/06 A RU2003102313/06 A RU 2003102313/06A RU 2003102313 A RU2003102313 A RU 2003102313A RU 2253917 C2 RU2253917 C2 RU 2253917C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
turbine
water
power plant
heated
Prior art date
Application number
RU2003102313/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003102313A (en
Inventor
В.В. Ершов (RU)
В.В. Ершов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Агентство регионального развития"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Агентство регионального развития" filed Critical Закрытое акционерное общество "Агентство регионального развития"
Priority to RU2003102313/06A priority Critical patent/RU2253917C2/en
Publication of RU2003102313A publication Critical patent/RU2003102313A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2253917C2 publication Critical patent/RU2253917C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: atomic technique and heat-exchanging engineering.
SUBSTANCE: in the mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant the steam which is going out of a hot-water generator is pressed to get higher pressure at least in one for example in a multi-stage compressor primarily with cooling off its stages with feed water of an installation. The atomic steam-turbine plant has corresponding equipment for execution of declared mode of exploitation. The invention allows to increase efficiency of a single electric( and outlet thermal} power of operating and newly built atomic steam-turbine plants producing with nominal evaporative capacity of their reactor installations of electricity for atomic electric power stations and at necessity of thermal power for atomic thermoelectric power stations. At that besides summary economy of used nuclear and organic fuel and also of reducing summary capital expenditures on building stations improving main index of total effectiveness of electric or thermal stations would be achieved.
EFFECT: reduces cost of an established kilowatt of the energetic installation.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области атомной техники и теплоэнергетики, направлено на совершенствование энергосберегающих технологий и может быть использовано в комбинированных атомных паротурбинных энергетических установках, в которых для потребителей за счет рационального использования лучших достижений современной атомной техники и энерготурбостроения с высокой экономичностью использования ядерного и неядерного (органического) топлива производятся электрическая и, при необходимости, также тепловая энергия.The invention relates to the field of nuclear engineering and heat energy, is aimed at improving energy-saving technologies and can be used in combined nuclear steam turbine power plants, in which for consumers due to the rational use of the best achievements of modern nuclear technology and energy turbine construction with high efficiency of using nuclear and non-nuclear (organic) fuels are produced electric and, if necessary, also thermal energy.

Известен способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки, по которому сжатую насосом питательную воду пропускают через обогреваемые первичным (например, водой) теплоносителем стороны парогенераторов энергоустановки (ЭУ), производящих за счет тепла ядерного реактора, по меньшей мере, насыщенный водяной пар, который затем направляют для совершения работы в паровую турбину, вращающую электрогенератор (см., например, книгу "Атомные электрические станции", Т.Х. Маргулова, М., "Высшая школа", 1974 г., стр.20,21, рис.II.I б, стр.38, 172).There is a method of operating an atomic steam turbine power plant, in which the feed water compressed by a pump is passed through the sides of the steam generators of a power plant (EU) heated by primary (for example, water), which produce at least saturated water vapor from the heat of a nuclear reactor, which is then sent to work in a steam turbine rotating an electric generator (see, for example, the book "Nuclear Power Plants", T.Kh. Margulova, M., "Higher School", 1974, p.20.21, Fig. II.I b, p. 38, 172).

Вместе с тем, данному способу эксплуатации ЭУ присущ следующий недостаток, ограничивающий их общую экономичность. Как известно, тепловая экономичность АЭС и АТЭЦ характеризуется значениями коэффициентов полезного действия и удельных расходов тепла. Основными показателями общей экономичности электростанций, в том числе и атомных, являются удельные капитальные затраты на их сооружение и себестоимость отпускаемой электроэнергии. Удельные капитальные затраты в рублях (или долларах) называются стоимостью установленного киловатта Кустст/Wэл.ст.,At the same time, the following drawback is inherent in this method of operating EU, limiting their overall profitability. As you know, the thermal efficiency of nuclear power plants and nuclear power plants is characterized by the values of efficiency and specific heat consumption. The main indicators of the overall profitability of power plants, including nuclear ones, are the specific capital costs of their construction and the cost of electricity supplied. The specific capital costs in rubles (or dollars) are called the cost of the installed kilowatt K mouth = K article / W el. ,

где Кст - полная стоимость электростанции, руб (долл.),where K article - the total cost of the power plant, rubles (dollars),

Wэл.ст. - установленная электрическая мощность электростанции, кВт эл.W el. - installed electric power of the power plant, kW el.

Стоимость установленного киловатта существенно зависит от типа станции, параметров пара и теплоносителя, единичной мощности реактора, турбогенераторов, парогенераторов и других аппаратов, а также общей мощности станции (см., например, вышеупомянутую книгу Т.Х.Маргуловой на стр.52).The cost of the installed kilowatt substantially depends on the type of station, the parameters of the steam and coolant, the unit capacity of the reactor, turbogenerators, steam generators and other devices, as well as the total capacity of the station (see, for example, the aforementioned book by T.Kh. Margulova on page 52).

Для станций одного и того же типа и параметров увеличение единичной мощности агрегатов и мощности станции в целом приводит к уменьшению стоимости установленного киловатта (эл.). Наименьшие значения Куст достигаются на энергоблоках мощностью 300-500 МВт (эл) и более.For stations of the same type and parameters, an increase in the unit power of the units and the power of the station as a whole leads to a decrease in the cost of the installed kilowatt (e). The smallest values of K mouth are achieved at power units with a capacity of 300-500 MW (e) and more.

Развитие теплоэнергетики идет в направлениях увеличения единичных мощностей, блочного исполнения парообразователя и паровой турбины, а также за счет повышения параметров (давления и температуры) рабочего пара паротурбинной части (ПТЧ) ЭУ. Первые два позволяют снизить стоимость установленного киловатта за счет снижения удельной стоимости оборудования и сокращения габаритов установки и объема зданий, укрупнения вспомогательного оборудования и уменьшения стоимости монтажа. Повышение параметров пара (давление и температуры) на любой тепловой станции, в том числе и атомной, всегда приводит к росту КПД станции, от которого зависит расход топлива.The development of the power system is in the direction of increasing unit capacities, block design of the steam generator and steam turbine, as well as by increasing the parameters (pressure and temperature) of the working steam of the steam turbine part (PTC) of the electric power plant. The first two allow you to reduce the cost of the installed kilowatt by reducing the unit cost of equipment and reducing the dimensions of the installation and the volume of buildings, enlarging auxiliary equipment and reducing the cost of installation. An increase in steam parameters (pressure and temperature) at any thermal station, including a nuclear one, always leads to an increase in the efficiency of the station, on which fuel consumption depends.

Тепловая экономичность атомных станций пока еще не велика, а для станций с водоохлаждаемыми ядерными реакторами она наименьшая и по существу не может быть сколько-нибудь значительно увеличена (см. вышеуказанную книгу Т.Х.Маргуловой на стр.175).The thermal efficiency of nuclear power plants is not yet great, but for stations with water-cooled nuclear reactors it is the smallest and, in essence, cannot be significantly increased (see the above book by T.Kh. Margulova on page 175).

Это связано с тем, что термический КПД цикла Ренкина в таких АЭУ достигает максимального значения при давлениях воды первого контура 165-170 кг/см2, а затем снижается. Давление насыщенного пара порядка 70 ата (Тнас=284°С) отвечает наибольшему значению критического теплового потока, что наблюдается у всех веществ при давлениях около 1/3 от критического, а также приемлемым для циркониевых сплавов температурам оболочек твэлов. В связи с этим максимальный эффективный электрический КПД лучших двухконтурных водо-водяных АЭУ ВВЭР-1000 относительно невелик и не превышает 33-35%, что заметно уступает КПД тепловых электростанций (ТЭС), паровые турбины которых работают на повышенных сопряженных начальных параметрах пара.This is due to the fact that the thermal efficiency of the Rankine cycle in such nuclear power plants reaches its maximum value at primary water pressures of 165-170 kg / cm 2 and then decreases. A saturated vapor pressure of the order of 70 ata (T us = 284 ° C) corresponds to the highest critical heat flux, which is observed for all substances at pressures of about 1/3 of the critical temperature, as well as the fuel cladding temperatures acceptable for zirconium alloys. In this regard, the maximum effective electric efficiency of the best double-circuit water-cooled nuclear power plants of VVER-1000 is relatively small and does not exceed 33-35%, which is noticeably inferior to the efficiency of thermal power plants (TPPs), the steam turbines of which operate at increased conjugate initial parameters of steam.

Для дальнейшего повышения экономичности паротурбинных АЭУ необходимо осуществить повышение давления и температуры пара, направляемого в паровую турбину. При этом отметим, что начальные параметры пара, при которых влажность пара в последней ступени турбины во избежание эрозионного износа лопаточного аппарата каплями воды не превышает допустимую величину 12-13%, называются сопряженными начальными параметрами. При этом, если начальная температура пара ниже сопряженной (по давлению), то необходимо введение промежуточного перегрева пара.To further increase the efficiency of steam turbine nuclear power plants, it is necessary to increase the pressure and temperature of the steam sent to the steam turbine. At the same time, we note that the initial parameters of steam at which the humidity of the steam in the last stage of the turbine in order to avoid erosion of the blade apparatus by water drops does not exceed the permissible value of 12-13% are called the conjugate initial parameters. Moreover, if the initial temperature of the steam is lower than the conjugate (by pressure), then an intermediate superheating of the steam is necessary.

Для устранения вышеизложенного недостатка известен способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки, по которому сжатую насосом питательную воду пропускают через обогреваемые первичным теплоносителем обогреваемые стороны парогенераторов ЭУ, превращающих за счет тепла ядерного горючего питательную воду в водяной пар, который затем догревают в специальных перегревательных каналах ядерного реактора и затем направляют для совершения работы в паровую турбину, вращающую электрогенератор ЭУ (см., например, книгу "Атомные электрические станции", Т.Х.Маргулова, М., "Высшая школа", 1974 г., стр.172, 178-180).To eliminate the aforementioned drawback, a method of operating an atomic steam turbine power plant is known, according to which feed water compressed by a pump is passed through the heated sides of steam generators of a steam generator heated by primary heat carrier, which convert feed water into water vapor, which is then heated in special overheating channels of a nuclear reactor and then they are sent to perform a work in a steam turbine rotating an electric generator of a power unit (see, for example, the book "Atom power stations ", T.Kh. Margulova, M.," Higher School ", 1974, pp. 172, 178-180).

Однако недостатком этого способа, также ограничивающим его экономичность, является то, что дальнейшее повышение параметров пара (например, более 90 ата и 480°С) невозможно без промежуточного перегрева пара, организация которого в ядерном реакторе создает еще большие трудности, так как при этом уменьшается плотность пара и соответственно снижается коэффициент теплоотдачи к нему ядерного тепла от твэлов. При этом, если начальный перегрев пара для давления 90 ата и выше осуществим в реакторе, то для давлений 30-40 ата (которые получаются после выхода острого пара из цилиндров высокого давления современных паровых турбин на перегретом паре, он не может быть выполнен, как ядерный (по тем же причинам, что и промежуточный перегрев), в том числе даже в реакторах канального типа.However, the disadvantage of this method, also limiting its cost-effectiveness, is that a further increase in steam parameters (for example, more than 90 ata and 480 ° C) is impossible without intermediate superheating of the steam, the organization of which in the nuclear reactor creates even greater difficulties, since it decreases the vapor density and, accordingly, the heat transfer coefficient of nuclear heat from the fuel rods to it decreases. Moreover, if the initial superheating of steam for a pressure of 90 atm and above is feasible in a reactor, then for pressures of 30-40 ata (which are obtained after the release of sharp steam from high-pressure cylinders of modern steam turbines with superheated steam, it cannot be performed as nuclear (for the same reasons as intermediate overheating), including even in channel type reactors.

Наличие перегрева пара, особенно ядерного, на первый взгляд должно считаться предпочтительным. Однако для атомных электростанций показателем эффективности, как указывалось ранее, является не только тепловая экономичность, но и глубина выгорания ядерного топлива. Эти два важнейших показателя всегда взаимосвязаны, но в определенных условиях, в частности, в случае перегрева пара вступают в противоречие. Так, применение ядерного перегрева, целесообразное с точки зрения повышения КПД станции, при нынешнем состоянии реакторного материаловедения требует применения для оболочек перегревательных твэлов нержавеющих сталей. В результате возникает потеря нейтронов в оболочковых материалах в быстрых реакторах, уменьшается производство плутония и достигаемая глубина выгорания, не компенсирует выигрыш в тепловой экономичности.The presence of steam overheating, especially nuclear, at first glance should be considered preferable. However, for nuclear power plants, an efficiency indicator, as indicated earlier, is not only thermal efficiency, but also the burnup rate of nuclear fuel. These two most important indicators are always interconnected, but under certain conditions, in particular, in the event of overheating of the steam, they conflict. So, the use of nuclear overheating, appropriate from the point of view of increasing the efficiency of the station, in the current state of reactor material science requires the use of stainless steel overheating fuel rods for cladding. As a result, there is a loss of neutrons in shell materials in fast reactors, plutonium production is reduced and the burnup depth achieved, does not compensate for the gain in thermal efficiency.

Вероятно, ядерный перегрев мог бы получить более широкое распространение после создания оболочек твэлов с малым сечением поглощения нейтронов, пригодных для повышенных температур. Существующие циркониевые сплавы с предельной температурой использования 360°С позволяют обеспечить лишь незначительный перегрев пара с начальным давлением 65-70 ата. Этим достигается уменьшение влажности пара в органах парораспределения и начальных ступенях паровой турбины, что может несколько повысить надежность эксплуатации АЭУ.It is likely that nuclear overheating could become more widespread after the creation of cladding of fuel rods with a small neutron absorption cross section suitable for elevated temperatures. Existing zirconium alloys with a maximum temperature of use of 360 ° C allow only a slight superheating of the steam with an initial pressure of 65-70 at. This achieves a decrease in steam humidity in the steam distribution organs and the initial stages of the steam turbine, which can slightly increase the reliability of operation of the nuclear power plant.

Можно считать, что ядерный перегрев найдет широкое распространение лишь после создания циркониевых сплавов, пригодных для высоких температур. Применяемые в настоящее время сплавы позволяют лишь незначительно перегреть пар с начальным давлением 65-70 ата. Поэтому в последнее время наметилась тенденция использования, хотя и незначительного по величине, ядерного перегрева в одноконтурных АЭС (см., например, книгу “Атомные электрические станции”, Т.Х.Маргулова, М., “Высшая школа”, 1974 г., стр.180). Следовательно, атомные паротурбинные энергетические установки, эксплуатируемые по вышеуказанным известным способам, не отличаются высокой экономичностью ни в настоящее время, ни в ближайшем будущем.We can assume that nuclear overheating will find widespread only after the creation of zirconium alloys suitable for high temperatures. The currently used alloys allow only slightly to overheat steam with an initial pressure of 65-70 atmospheres. Therefore, there has recently been a tendency to use, albeit insignificantly, nuclear overheating in single-circuit nuclear power plants (see, for example, the book “Nuclear Power Plants”, T.Kh. Margulova, M., “Higher School”, 1974, p. 180). Therefore, atomic steam turbine power plants operated by the above known methods do not differ in high efficiency neither at present nor in the near future.

Вышеотмеченных недостатков лишен известный способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки, по которому в реакторной установке (РУ) за счет тепла ядерного топлива сжатую питательным насосом воду превращают, преимущественно, в парогенераторе в носитель тепловой энергии - водяной пар, который впоследствии подогревают в, по меньшей мере, одном пароперегревателе, в греющую сторону которого подают для горения, преимущественно, газообразное или жидкое органическое топливо, а также окислитель в виде, например, атмосферного воздуха, а затем перегретый пар сопряженных параметров направляют для совершения работы во вращающую электрогенератор паровую турбину установки, снабженную, в том числе, поверхностными регенеративными подогревателями питательной воды, которую получают в конденсаторе паротурбинной части (ПТЧ) установки (см., например, книгу “Атомные электрические станции”, Т.Х.Маргулова, М., “Высшая школа”, 1974 г., стр.209-210).The aforementioned drawbacks are deprived of the known method of operating an atomic steam turbine power plant, according to which, in a reactor plant (RU), the water compressed by a feed pump is converted, mainly from a steam generator, into a carrier of thermal energy — water vapor, which is subsequently heated to at least , one superheater, the heating side of which serves for combustion, mainly gaseous or liquid organic fuel, as well as an oxidizing agent in the form of, for example, atmospheric air, and then superheated steam of the paired parameters are sent to the unit’s rotating turbine to perform work in a rotating electric generator, equipped with, among other things, surface regenerative feed water heaters, which are obtained in the condenser of the steam-turbine part (PTC) of the unit (see, for example, the book “Atomic electric stations ”, T.Kh. Margulova, M.,“ Higher School ”, 1974, pp. 209-210).

Атомная паротурбинная энергетическая установка для осуществления указанного способа эксплуатации может содержать реакторную установку, производящую носитель тепловой энергии - водяной пар (рабочее тело ПТЧ установки), а также соединенную трубопроводами с реакторной установкой по пару и питательной воде паротурбинную установку, включающую обогреваемую сторону парогенератора, обогреваемую сторону, по меньшей мере, одного пароперегревателя водяного пара, греющая сторона которого соединена через запорно-регулирующие устройства с источником газообразного или жидкого органического топлива, а также, например, через газодувку с атмосферным воздухом для горения топлива, паровую турбину, приводящую в действие электрогенератор, конденсатор, конденсатный насос, деаэратор, питательный насос, а также, преимущественно, поверхностные регенеративные подогреватели питательной воды.A nuclear steam turbine power plant for implementing this method of operation may include a reactor unit that produces a carrier of thermal energy - water vapor (the working fluid of the PTC unit), and a steam turbine unit including a heated side of a steam generator and a heated side connected by pipelines to the reactor installation for steam and feed water of at least one superheater of water vapor, the heating side of which is connected through a locking control device to source of gaseous or liquid fossil fuels, as well as, for example, through a gas blower with atmospheric air for burning fuel, a steam turbine driving an electric generator, a condenser, a condensate pump, a deaerator, a feed pump, and also mainly surface regenerative feed water heaters.

Однако и этот способ эксплуатации атомных энергетических установок обладает, в свою очередь, важным недостатком, ограничивающим экономичность всей АЭУ, так как повышенные сопряженные начальные параметры свежего пара при начальном давлении 65-70 ата реализуются путем только ограниченного “органического” подогрева пара, вышедшего из парогенераторов ЭУ. Это связано с тем, что для того, чтобы получить более высокие сопряженные начальные параметры пара из ПГ с исходным давлением 70 ата (для легководных реакторов), пар можно подогревать до температуры не выше 450°С (а не, например, 500...600°С), то есть получить известные для давления пара 65-70 ата сопряженные параметры – 70 ата/450°С (см., например, книгу “Атомные электрические станции”, Т.Х.Маргулова, М., “Высшая школа”, 1974 г., стр.177). Это связано с тем, что сопряженные начальные параметры при исходном давлении 70 ата составляют 70 ата/450°С и потому дальнейший подогрев пара при таком давлении просто неэффективен. Поэтому дальнейшее развитие этого способа производства электроэнергии на комбинированных АЭС не получило, в частности, в США дальнейшего развития потому, что указанные сопряженные параметры всего лишь незначительно (т.е. всего на 3-4% относит.) повышают эффективный электрический КПД АЭС при дополнительных материальных затратах на введение средств подогрева пара органическим топливом. То есть эффективный электрический КПД такой усовершенствованной двухконтурной водо-водяной АЭС не превысит ~ 36%.However, this method of operating nuclear power plants, in turn, has an important drawback that limits the efficiency of the entire nuclear power plant, since increased conjugate initial parameters of fresh steam at an initial pressure of 65-70 atm are realized by only limited “organic” heating of the steam leaving the steam generators EU. This is due to the fact that in order to obtain higher conjugate initial parameters of steam from GHGs with an initial pressure of 70 atm (for light-water reactors), steam can be heated to a temperature of no higher than 450 ° C (and not, for example, 500 ... 600 ° С), that is, to obtain the associated parameters known for steam pressure of 65-70 ata - 70 ata / 450 ° С (see, for example, the book “Nuclear Power Plants”, T.Kh. Margulova, M., “Higher School ”, 1974, p. 177). This is due to the fact that the conjugate initial parameters at an initial pressure of 70 ata are 70 ata / 450 ° C and therefore further heating of the steam at this pressure is simply ineffective. Therefore, the further development of this method of generating electricity at combined nuclear power plants has not received, in particular, in the USA further development because the indicated conjugate parameters only slightly (i.e., only 3-4% relative) increase the effective electrical efficiency of nuclear power plants with additional material costs for the introduction of means for heating steam with organic fuel. That is, the effective electrical efficiency of such an improved dual-circuit water-water NPP will not exceed ~ 36%.

Максимальные для АЭС начальные параметры свежего пара ныне получены в атомных электростанциях с жидкометаллическим, натриевым теплоносителем (см., например, материалы МАГАТЭ (IAEA) "Status of liquid metal cooled fast reactor technology" IAEA-TECDOC-1083, April 1999, p. 442-443,452, а также книгу "Атомные электрические станции", Т.Х.Маргулова, М., "Высшая школа", 1974 г., стр.20-22, 342, 348, 350, рис.II.I г). Например, у АЭС с натриевым быстрым реактором БН-800 при начальных параметрах перегретого водяного пара 140 ата и 490°С эффективный КПД АЭС составляет 38%, а у АЭС БН-600 при начальных параметрах перегретого пара 140 ата/505°С эффективный КПД АЭС составляет 39,5-40,8%.The maximum initial parameters of fresh steam for nuclear power plants have now been obtained in nuclear power plants with a liquid metal, sodium coolant (see, for example, IAEA materials "Status of liquid metal cooled fast reactor technology" IAEA-TECDOC-1083, April 1999, p. 442 -443.452, as well as the book "Nuclear Power Plants", T.Kh. Margulova, M., "Higher School", 1974, pp. 20-22, 342, 348, 350, Fig. II.I g). For example, in NPPs with a fast sodium reactor BN-800 with the initial parameters of superheated steam of 140 ata and 490 ° С, the effective efficiency of nuclear power plants is 38%, and in NPPs of BN-600 with the initial parameters of superheated steam of 140 ata / 505 ° С the effective efficiency of nuclear power plants makes up 39.5-40.8%.

Максимальная температура перегретого пара этих АЭС определяется максимальной температурой (525°С) греющего натрия и вряд ли будет существенно повышена в ближайшее время. А теоретически возможное повышение давления перегретого пара питательным насосом свыше 140-210 ата не увеличит, а уменьшит тепловую экономичность АЭС, т.к. эти параметры не будут соответствовать известным в теплотехнике сопряженным начальным параметрам свежего пара (см., например, книгу "Теплоэнергетика и теплотехника" Общие вопросы. Справочник, ред. В.А.Григорьев и В.М.Зорин, М., "Энергия", 1980 г., стр.324). Следовательно дальнейшее повышение экономичности даже для самых современных высокотемпературных натриевых АЭС весьма проблематично.The maximum temperature of the superheated steam of these nuclear power plants is determined by the maximum temperature (525 ° C) of heating sodium and is unlikely to be significantly increased in the near future. And the theoretically possible increase in the pressure of superheated steam by the feed pump over 140-210 ata will not increase, but will reduce the thermal efficiency of nuclear power plants, as these parameters will not correspond to the conjugate initial parameters of fresh steam known in heat engineering (see, for example, the book "Heat Power Engineering and Heat Engineering" General Issues. Handbook, edited by V. A. Grigoriev and V. M. Zorin, M., "Energy" , 1980, p. 344). Therefore, a further increase in efficiency even for the most advanced high-temperature sodium nuclear power plants is very problematic.

Это связано с тем известным фактом (см., например, книгу "Тепловые электрические станции", В.Я.Рогожин, М., Энергоатомиздат, 1987 г., стр.32-53), что термодинамически наиболее эффективно одновременное повышение начальной температуры и начального давления пара.This is due to the well-known fact (see, for example, the book "Thermal Power Plants", V.Ya. Rogozhin, M., Energoatomizdat, 1987, p. 32-53) that the simultaneous increase in the initial temperature is most thermodynamically effective and initial steam pressure.

Приводим сопряженные начальные параметры пара, отвечающие конечной влажности пара в турбине 13% и внутреннему относительному КПД турбины 0,85:We give the conjugate initial steam parameters corresponding to a final steam humidity in the turbine of 13% and an internal relative turbine efficiency of 0.85:

То.°С...600That. ° C ... 600 570570 540540 515515 480480 450450 410410 Ро, МПа 20Ro, MPa 20 18eighteen 1414 1212 9nine 77 55

Промежуточный перегрев пара позволяет, сохраняя рекомендуемую начальную температуру пара 540-560°С, подвести к рабочему пару дополнительную теплоту, повысить его работоспособность и КПД турбоустановки и электростанции.Intermediate superheating of the steam allows, while maintaining the recommended initial steam temperature of 540-560 ° C, to bring additional heat to the working steam, to increase its operability and efficiency of the turbine unit and power plant.

Вместе с тем промежуточный перегрев пара позволяет, используя ограниченную начальную температуру и заданную допустимую конечную влажность пара, повысить начальное давление сверх сопряженного его значения, что также способствует повышению КПД турбоустановки и электростанции.At the same time, intermediate superheating of the steam allows, using a limited initial temperature and a given permissible final humidity of the steam, to increase the initial pressure in excess of its conjugate value, which also contributes to an increase in the efficiency of the turbine plant and power plant.

Вот при каких сопряженных начальных параметрах свежего пара экономично работают современные отечественные (ЛМЗ - С.-Петербург, ТМЗ - Екатеринбург) паровые турбины (см., например, книгу "Паровые турбины", А.В.Щегляев, М., Энергоатомиздат, 1993 г., кн.1 - стр.76-98, кн.2 - 188-206):Here, at what conjugate initial parameters of fresh steam do modern domestic steam turbines (LMZ - St. Petersburg, TMZ - Yekaterinburg) operate economically (see, for example, the book "Steam Turbines", A.V. Scheglyaev, M., Energoatomizdat, 1993 city, book 1 - p. 76-98, book 2 - 188-206):

130 ата/540°С/540°С (КПДпту(брутто)=41,8-44,6%, без учета собственных энергозатрат ПТУ),130 ata / 540 ° C / 540 ° C (efficiency factor (gross) = 41.8-44.6%, excluding own energy costs of technical training colleges),

180 ата/540°С/540°С (КПДпту(брутто)=46,5%),180 ata / 540 ° C / 540 ° C (Efficiency (gross) = 46.5%),

240 ата /540°С/540°С (КПДпту(брутто)=46,8%).240 ata / 540 ° C / 540 ° C (Efficiency (gross) = 46.8%).

Согласно данным статьи "О совершенствовании энергоблоков и их паровых турбин и переходе на новый уровень параметров пара" журнала "Теплоэнергетика", №12, 1994 г., стр.43-50 в 1992-1998 г.г. за рубежом - в Германии, Японии, Дании и Нидерландах введены в действие самые совершенные органические (на угле, в том числе и газифицированном, или на природном газе) ТЭС мощностью от 400 до 800 МВт эл., ПТУ которых, с целью повышения экономичности ТЭС, работают на следующих предельно достижимых в энергетике повышенных сопряженных начальных параметрах пара:According to the article "On the improvement of power units and their steam turbines and the transition to a new level of steam parameters" of the journal "Heat Power Engineering", No. 12, 1994, pp. 43-50 in 1992-1998. abroad - in Germany, Japan, Denmark and the Netherlands, the most advanced organic (coal, including gasified, or natural gas) TPPs with a capacity of 400 to 800 MW el., technical vocational schools of which, in order to increase the efficiency of TPPs, were put into operation , work on the following extremely achievable in the energy sector increased conjugate initial parameters of steam:

250 ата/558°С/560°С, при которых эл. КПДбрутто=51,4%, а эл. КПДнетто=45,3%,250 ata / 558 ° C / 560 ° C, at which el. Efficiency gross = 51.4%, and email. Net efficiency = 45.3%,

280 ата/580°С/560°С, при которых эл. КПДнетто=45,0%,280 ata / 580 ° C / 560 ° C, at which el. Net efficiency = 45.0%

290 ата/580°С/580°С/580°С, при которых эл. КПДнетто=47,0%.290 ata / 580 ° C / 580 ° C / 580 ° C, at which el. Net efficiency = 47.0%.

При этом паротурбинные установки для упомянутых ТЭС изготовляются такими авторитетными в турбостроении западными фирмами, как ″Сименс", "АББ", "Тошиба", "Мицубиси", "ДЭК", "Альстом", "МАН" и "Дженерал Электрик". В вышеуказанной статье также отмечается, что в настоящее время освоена технология и материалы ПТУ для максимальной температуры пара 593°С, а в ближайшем будущем будут освоены экономически более выгодные максимальные температуры пара 621°С и 641°С с соответствующими сверхкритическими сопряженными давлениями пара.At the same time, steam turbine units for the mentioned TPPs are manufactured by such reputable western companies as Siemens, ABB, Toshiba, Mitsubishi, DEK, Alstom, MAN and General Electric. the aforementioned article also notes that currently the technology and materials of technical colleges for the maximum steam temperature of 593 ° C are mastered, and in the near future economically more profitable maximum steam temperatures of 621 ° C and 641 ° C with the corresponding supercritical conjugate vapor pressures will be mastered.

Таким образом из изложенного видно, что в известных способах эксплуатации действующих атомных паротурбинных энергетических установок практически невозможно достижение предельно достигнутых в органической теплоэнергетике сопряженных начальных параметров пара, обеспечивающих наивысшую экономичность и единичную мощность комбинированных атомных энергоблоков, производящих электрическую и, при необходимости, тепловую энергию.Thus, it can be seen from the foregoing that in the well-known methods of operating existing atomic steam-turbine power plants, it is practically impossible to achieve the maximum initial steam parameters achieved in organic thermal power engineering that provide the highest cost-effectiveness and unit power of combined nuclear power units producing electric and, if necessary, thermal energy.

В связи с изложенным задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение коэффициента полезного действия и единичной электрической мощности действующих атомных паротурбинных энергетических установок, производящих с номинальной паропроизводительностью их реакторных установок (РУ) электрическую (АЭС) и, при необходимости, тепловую энергию (АТЭЦ). При этом будет достигнуто улучшение основного показателя общей экономичности электростанций или ТЭЦ, а именно: снижение стоимости установленного киловатта (эл) энергетической установки.In connection with the stated problem, the claimed technical solution is aimed at solving this problem, it is to increase the efficiency and unit electric power of the existing atomic steam turbine power plants that produce electric power (NPP) and, if necessary, thermal energy, with the nominal steam capacity of their reactor plants (APEC). At the same time, an improvement will be achieved in the main indicator of the overall cost-effectiveness of power plants or thermal power plants, namely: reduction in the cost of the installed kilowatt (e) of power plant.

Для решения этой задачи в известном способе эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки, по которому в реакторной установке (РУ) за счет тепла ядерного топлива сжатую питательным насосом воду превращают, преимущественно, в парогенераторе в носитель тепловой энергии - водяной пар, который впоследствии подогревают в, по меньшей мере, одном пароперегревателе, в греющую сторону которого подают для горения, преимущественно, газообразное или жидкое органическое топливо, а также окислитель в виде, например, атмосферного воздуха, а затем перегретый пар сопряженных параметров направляют для совершения работы во вращающую электрогенератор паровую турбину установки, снабженную, в том числе, поверхностными регенеративными подогревателями питательной воды, которую получают в конденсаторе паротурбинной части (ПТЧ) установки, вышедший из парогенератора водяной пар сжимают до более высокого давления в, по меньшей мере, одном, например, многоступенчатом компрессоре, преимущественно, с промежуточным охлаждением его ступеней питательной водой установки.To solve this problem, in a known method of operating an atomic steam turbine power plant, in which in a reactor plant (RU) due to the heat of nuclear fuel, the water compressed by the feed pump is converted, mainly, in a steam generator into a carrier of thermal energy - water vapor, which is subsequently heated to at least one superheater, to the heating side of which serves for combustion, mainly gaseous or liquid organic fuel, as well as an oxidizing agent in the form of, for example, atmospheric air a, and then the superheated steam of the paired parameters is sent to the steam turbine of the installation, to be equipped with, among other things, surface regenerative heaters of feed water, which is obtained in the condenser of the steam-turbine part (PTC) of the installation, for the work to be performed in the rotating electric generator, the water vapor coming out of the steam generator is compressed to more high pressure in at least one, for example, a multi-stage compressor, mainly with intermediate cooling of its stages by the feed water of the installation.

При этом отработавший в цилиндре высокого давления (ЦВД) паровой турбины водяной пар подогревают в обогреваемой стороне, по меньшей мере, одного пароперегревателя, в греющую сторону которого подают для горения, преимущественно, газообразное или жидкое органическое топливо, а также окислитель в виде атмосферного воздуха, после чего вторично перегретый водяной пар направляют далее по штатному тракту цилиндров паровой турбины энергоустановки.At the same time, the water vapor spent in the high-pressure cylinder (CVP) of the steam turbine is heated in the heated side of at least one superheater, to the heating side of which, for the most part, gaseous or liquid organic fuel and an oxidizing agent in the form of atmospheric air are fed, after which the superheated water vapor is sent further along the standard path of the cylinders of the steam turbine of the power plant.

Кроме того, питательную воду до входа в парогенератор сжимают питательным насосом до максимального давления, которое при номинальных термодинамических параметрах греющего теплоносителя РУ обеспечивает в обогреваемых сторонах парогенератора установки превращение воды в пар, в результате чего, в совокупности с последующим сжатием компрессором полученного пара и его дополнительным подогревом в одном или двух промежуточных пароперегревателях паровой турбины получают более высокие сопряженные начальные параметры пара, которые обеспечивают более экономичную работу паротурбинной части установки и энергоустановки в целом.In addition, the feed water is compressed by the feed pump to the maximum pressure at the inlet of the steam generator, which, at nominal thermodynamic parameters of the heating medium coolant, ensures the water is converted into steam in the heated sides of the installation’s steam generator, resulting in the combined compression of the resulting steam and its additional compressor heated in one or two intermediate superheaters of a steam turbine get higher conjugate initial parameters of the steam, which provide They provide more economical operation of the steam turbine part of the installation and the power installation as a whole.

При этом компрессор сжатия водяного пара вращают паровой турбиной энергоустановки или вращающей второй электрогенератор дополнительной газотурбинной энергетической установкой (ГТУ), камера сгорания которой работает на органическом топливе, а выхлопные газы газовой турбины направляют в греющую сторону теплообменника-рекуператора, обеспечивающего в отопительный сезон потребителя горячей водой или паром из обогреваемой стороны теплообменника-рекуператора.At the same time, the water vapor compression compressor is rotated by the steam turbine of the power plant or the secondary gas turbine power plant (GTU) rotating the second electric generator, the combustion chamber of which runs on organic fuel, and the exhaust gases of the gas turbine are directed to the heating side of the heat exchanger-recuperator, which provides the consumer with hot water during the heating season or steam from the heated side of the heat exchanger-recuperator.

Кроме того, в периоды остановки (например, при плановой перегрузке ядерного топлива) ядерного реактора и/или остановки паротурбинной части установки электрическую и, при необходимости, тепловую энергию производят за счет работы газотурбинной энергетической установки (ГТУ), вал которой, преимущественно, отсоединяют при этом от вала компрессора сжатия водяного пара.In addition, during periods of shutdown (for example, during scheduled reloading of nuclear fuel) of the nuclear reactor and / or shutdown of the steam turbine part of the installation, electrical and, if necessary, thermal energy is generated by the operation of the gas turbine power plant (GTU), the shaft of which is mainly disconnected when this from the shaft of the compressor compressing water vapor.

При этом в атомной паротурбинной энергетической установке, включающей реакторную установку (РУ), производящую носитель тепловой энергии - водяной пар (рабочее тело ПТЧ установки), а также соединенную трубопроводами с реакторной установкой по пару и питательной воде паротурбинную установку, включающую обогреваемую сторону парогенератора, обогреваемую сторону, по меньшей мере, одного пароперегревателя водяного пара, греющая сторона которого соединена через запорно-регулирующие устройства с источником газообразного или жидкого органического топлива, а также, например, через газодувку с атмосферным воздухом для горения топлива, паровую турбину, приводящую в действие электрогенератор, конденсатор, конденсатный насос, деаэратор, питательный насос, а также, преимущественно, поверхностные регенеративные подогреватели питательной воды, выход водяного пара из обогреваемой стороны парогенератора РУ соединен через запорные устройства одновременно со входом пара в многоступенчатый политропный, охлаждаемый питательной водой компрессор, приводимый в действие или паровой турбиной, или газотурбинной энергетической установкой (ГТУ), камера сгорания которой выполнена с возможностью отопления газообразным или жидким органическим топливом, а также соединен со входом пара в рабочий цилиндр среднего давления (ЦСД) паровой турбины и со входом пара пароперегреватель, который, в свою очередь, соединен с ЦСД паровой турбины, при этом выход сжатого водяного пара из политропного компрессора соединен со входом пара в цилиндр высокого давления (ЦВД) паровой турбины через обогреваемую сторону пароперегревателя, причем выход отработавшего газа из газовой турбины ГТУ, приводящей в действие паровой компрессор и второй электрогенератор установки, соединен с греющей стороной теплообменника-рекуператора, обогреваемая сторона которого одновременно соединена через запорные устройства с выходом сжатого воздуха из компрессора ГТУ, со входом подогретого воздуха в камеру сгорания ГТУ, а также - с циркуляционным контуром потребителя тепловой энергии.At the same time, in a nuclear steam turbine power plant, including a reactor plant (RU), producing a carrier of thermal energy - water vapor (the working fluid of the PTC plant), as well as a steam turbine plant including piping to the reactor plant for steam and feed water, including the heated side of the steam generator, heated side of at least one superheater of water vapor, the heating side of which is connected through shut-off and control devices to a source of gaseous or liquid organic fuel, as well as, for example, through a gas blower with atmospheric air for burning fuel, a steam turbine driving an electric generator, a condenser, a condensate pump, a deaerator, a feed pump, and also, mainly, surface regenerative feed water heaters, the output of water vapor from the heated side of the steam generator of the switchgear is connected through shut-off devices simultaneously with the steam inlet to the multistage polytropic, feedwater-cooled compressor, driven or steam tour another, or gas turbine power plant (GTU), the combustion chamber of which is made with the possibility of heating with gaseous or liquid organic fuel, and is also connected to the steam inlet to the medium-pressure working cylinder (CSD) of the steam turbine and to the steam inlet, a superheater, which, in turn, is connected to the central cylinder of the steam turbine, while the output of the compressed water vapor from the polytropic compressor is connected to the steam inlet to the high pressure cylinder (CVP) of the steam turbine through the heated side of the superheater, and d of exhaust gas from a gas turbine gas turbine, which drives a steam compressor and a second generator of the installation, is connected to the heating side of the heat exchanger-recuperator, the heated side of which is simultaneously connected through shut-off devices to the compressed air outlet from the gas turbine compressor, with the heated air entering the gas turbine combustion chamber , as well as with the circulation circuit of the consumer of thermal energy.

Кроме того, участки валов паровой турбины между цилиндрами высокого и среднего давлений, а также участок вала между паровым компрессором и газотурбинной установкой могут быть снабжены сцепными муфтами, обеспечивающими возможность соединения или разъединения указанных участков валов, в том числе, например, на ходу валов.In addition, the shaft sections of the steam turbine between the high and medium pressure cylinders, as well as the shaft section between the steam compressor and the gas turbine installation, can be equipped with couplers, which allow connecting or disconnecting these shaft sections, including, for example, while the shafts are running.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где изображены:The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:

- на фиг.1 - принципиальная тепловая схема (ПТС) предлагаемой энергоустановки по варианту 1 исполнения, преимущественно, для электростанций;- figure 1 - schematic thermal diagram (PTS) of the proposed power plant according to option 1 performance, mainly for power plants;

- на фиг.2 - типовая I-S диаграмма верхней части термодинамического цикла работы вариантов 1 и 2-го исполнений заявляемого изобретения для энергоустановки с водо-водяным ядерным реактором;- figure 2 is a typical I-S diagram of the upper part of the thermodynamic cycle of work of options 1 and 2 versions of the claimed invention for a power plant with a water-cooled nuclear reactor;

- на фиг.3 - принципиальная тепловая схема (ПТС) предлагаемой энергоустановки по варианту 2 исполнения, преимущественно, для теплоэлектроцентрали.- figure 3 is a schematic thermal diagram (PTS) of the proposed power plant according to embodiment 2, mainly for a cogeneration plant.

- Учитывая то, что сущность заявляемого способа эксплуатации АЭУ касается, практически, только усовершенствования эксплуатации паротурбинной части АЭУ, в представленных чертежах не показаны одноконтурные АЭУ, включающие одноконтурные водо-водяные реакторные установки, которые производят водяной пар для ПТУ (см., например, книгу “Атомные электрические атомные электростанции”, Т.Х.Маргулова, М., “Высшая школа”, 1974 г., стр.20, рис.II.I а, б, г), а также не показаны известные трехконтурные, например, натриевые реакторные установки.- Given that the essence of the proposed method of operating nuclear power plants relates, in practice, only to improving the operation of the steam turbine part of nuclear power plants, the presented drawings do not show single-circuit nuclear power plants, including single-circuit pressurized water-cooled reactor plants that produce water vapor for technical training colleges (see, for example, the book “Nuclear electric nuclear power plants”, T.Kh. Margulova, M., “Higher School”, 1974, p. 20, Fig. II.I a, b, d), and also the well-known three-circuit ones, for example, are not shown sodium reactor plants.

Примечание: можно отметить, что такие известные в теплотехнике термины как “обогреваемые или греющие стороны поверхностных (рекуперативных) теплообменных аппаратов в виде, например, парогенераторов, подогревателей и т.п., используются, например, в таком российском патенте, как “Способ эксплуатации парогазовой энергетической установки и установка для его осуществления” (патент №2166102).Note: it may be noted that such terms as known in heat engineering as “heated or heating sides of surface (recuperative) heat exchangers in the form of, for example, steam generators, heaters, etc., are used, for example, in such a Russian patent as“ Operation method combined-cycle power plant and installation for its implementation ”(patent No. 2166102).

Предлагаемый способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки, производящей электрическую и тепловую энергию, осуществляется в следующей последовательности.The proposed method of operating an atomic steam turbine power plant producing electric and thermal energy is carried out in the following sequence.

Вышедший из парогенератора (или реакторной установки) водяной пар сжимают до более высокого давления в, по меньшей мере, одном, например, многоступенчатом компрессоре, преимущественно, с промежуточным охлаждением его ступеней питательной водой установки.The steam released from the steam generator (or reactor installation) is compressed to a higher pressure in at least one, for example, multi-stage compressor, mainly with intermediate cooling of its stages by the plant’s feed water.

При этом отработавший в цилиндре высокого давления (ЦВД) паровой турбины водяной пар подогревают в обогреваемой стороне, по меньшей мере, одного пароперегревателя, в греющую сторону которого подают для горения, преимущественно, газообразное или жидкое органическое топливо, а также окислитель в виде атмосферного воздуха, после чего вторично перегретый водяной пар направляют далее по штатному тракту цилиндров паровой турбины энергоустановки.At the same time, the water vapor spent in the high-pressure cylinder (CVP) of the steam turbine is heated in the heated side of at least one superheater, to the heating side of which, for the most part, gaseous or liquid organic fuel and an oxidizing agent in the form of atmospheric air are fed, after which the superheated water vapor is sent further along the standard path of the cylinders of the steam turbine of the power plant.

Кроме того, питательную воду до входа в парогенератор сжимают питательным насосом до максимального давления, которое при номинальных термодинамических параметрах греющего теплоносителя РУ обеспечивает в обогреваемых сторонах парогенератора установки превращение воды в пар, в результате чего, в совокупности с последующим сжатием компрессором полученного пара и его дополнительным подогревом в одном или двух промежуточных пароперегревателях паровой турбины получают более высокие сопряженные начальные параметры пара, которые обеспечивают более экономичную работу паротурбинной части установки и энергоустановки в целом.In addition, the feed water is compressed by the feed pump to the maximum pressure at the inlet of the steam generator, which, at nominal thermodynamic parameters of the heating medium coolant, ensures the water is converted into steam in the heated sides of the installation’s steam generator, resulting in the combined compression of the resulting steam and its additional compressor heated in one or two intermediate superheaters of a steam turbine get higher conjugate initial parameters of the steam, which provide They provide more economical operation of the steam turbine part of the installation and the power installation as a whole.

При этом компрессор сжатия водяного пара вращают паровой турбиной энергоустановки или вращающей второй электрогенератор дополнительной газотурбинной энергетической установкой (ГТУ), камера сгорания которой работает на органическом топливе, а выхлопные газы газовой турбины направляют в греющую сторону теплообменника-рекуператора, обеспечивающего в отопительный сезон потребителя горячей водой или паром из обогреваемой стороны теплообменника-рекуператора.At the same time, the water vapor compression compressor is rotated by the steam turbine of the power plant or the secondary gas turbine power plant (GTU) rotating the second electric generator, the combustion chamber of which runs on organic fuel, and the exhaust gases of the gas turbine are directed to the heating side of the heat exchanger-recuperator, which provides the consumer with hot water during the heating season or steam from the heated side of the heat exchanger-recuperator.

Кроме того, в периоды остановки (например, при плановой перегрузке ядерного топлива) ядерного реактора и/или остановки паротурбинной части установки электрическую и, при необходимости, тепловую энергию производят за счет работы газотурбинной энергетической установки (ГТУ), вал которой, преимущественно, отсоединяют при этом от вала компрессора сжатия водяного пара.In addition, during periods of shutdown (for example, during scheduled reloading of nuclear fuel) of the nuclear reactor and / or shutdown of the steam turbine part of the installation, electrical and, if necessary, thermal energy is generated by the operation of the gas turbine power plant (GTU), the shaft of which is mainly disconnected when this from the shaft of the compressor compressing water vapor.

Вариант 1 исполнения атомной паротурбинной энергетической установки по заявляемому изобретению предназначен, преимущественно, для электростанций и состоит из следующих основных единиц оборудования, объединенных соответствующими трубопроводами или полостями корпусных конструкций (см. фиг.1).Variant 1 of execution of the atomic steam turbine power plant according to the claimed invention is intended mainly for power plants and consists of the following basic units of equipment combined by corresponding pipelines or cavities of hull structures (see figure 1).

По отдельным стадиям технологического процесса все теплоэнергетическое оборудование АЭС (АТЭЦ) подразделяется на реакторную, паротурбинную и конденсационную установки и конденсатно-питательный тракт. В герметичном железобетонном здании реакторного отделения (или реакторной установки 1) АЭС преимущественно внутри стального страховочного корпуса или защитной оболочки 2 находятся соединенные между собой по первому (например, водяному) контуру ядерный реактор 3, парогенераторы 4 и циркуляционные насосы 5.For individual stages of the technological process, all thermal power equipment of a nuclear power plant (ATEC) is divided into reactor, steam turbine and condensation units and a condensate-feed path. In a sealed reinforced concrete building of the reactor compartment (or reactor installation 1) of a nuclear power plant, mainly inside a steel safety housing or containment shell 2, there are a nuclear reactor 3, steam generators 4 and circulation pumps 5 connected to each other along a first (e.g. water) loop.

Паротурбинная и конденсационная установка вместе с пароперегревателями и коденсатно-питательным трактом расположены в другом отдельном, преимущественно, герметичном здании паротурбинного отделения АЭС или АТЭЦ (на черт. это здание не показано).The steam turbine and condensation unit, together with the superheaters and the feed-and-feed path, are located in another separate, mainly sealed building of the steam turbine section of the NPP or ATEC (this building is not shown in the drawing).

Ядерный реактор 3 используется только для энергоемкого (1517 кДж/кг при 285°С и 65 ата) парообразования рабочего тела паротурбинной части установки с максимально достижимыми для ядерного водо-водяного цикла температурой и давлением производимого пара. Выход водяного пара из обогреваемых сторон парогенераторов 4 соединен через запорное устройство 6 со входом пара в первый или единственный многоступенчатый политропный компрессор 7, приводимый в действие паровой турбиной, состоящей, например, из соосных цилиндра высокого давления (ЦВД) 8, цилиндра среднего давления (ЦСД) 9 и цилиндра низкого давления (ЦНД) 10 и приводящей в действие электрогенератор 11. Для оперативного соединения-разъединения участка вала паровой турбины между ЦВД 8 ЦСД 9 установлена соединительная (или сцепная) муфта 12.Nuclear reactor 3 is used only for energy-intensive (1517 kJ / kg at 285 ° C and 65 ata) vaporization of the working fluid of the steam-turbine part of the installation with the temperature and pressure of the steam produced that are maximally achievable for the nuclear water-water cycle. The output of water vapor from the heated sides of the steam generators 4 is connected via a shut-off device 6 to the steam inlet to the first or only multistage polytropic compressor 7, driven by a steam turbine, consisting, for example, of a coaxial high-pressure cylinder (CVP) 8, a medium-pressure cylinder (DPS) ) 9 and a low-pressure cylinder (LPC) 10 and a driving electric generator 11. For the quick connection-disconnection of the shaft section of the steam turbine between the CVP 8 of the DSP 9, a connecting (or coupling) coupling 12 is installed.

Одновременно выход водяного пара из обогреваемых сторон парогенераторов 4 соединен трубопроводом через запорное устройство 13 с ЦСД 9, а также через запорное устройство 14 соединен с ЦСД 9 через обогреваемую сторону органического пароперегревателя 15. Выход сжатого водяного пара из компрессора 7 соединен трубопроводом со входом пара в ЦВД 8 через обогреваемую сторону органического пароперегревателя 16, причем греющие стороны каждого пароперегревателя 15 и 16 соединены со входами в них через запорно-регулирующие устройства 17 и 18 с источниками газообразного или жидкого органического топлива, а также со входами в греющие стороны пароперегревателей 15 и 16 окислителя - атмосферного воздуха, подаваемого туда газодувками, которые на черт. не показаны. Кроме того, выход водяного пара из ЦСД 9 паровой турбины может быть соединен со входом пара в ЦНД 10 паровой турбины через обогреваемую сторону дополнительного органического пароперегревателя, который на черт. не показан.At the same time, the outlet of water vapor from the heated sides of the steam generators 4 is connected by a pipeline through the locking device 13 to the DAC 9, and also through the locking device 14 is connected to the DDS 9 through the heated side of the organic superheater 15. The output of the compressed water vapor from the compressor 7 is connected by a pipeline to the steam inlet to the CVP 8 through the heated side of the organic superheater 16, and the heating sides of each superheater 15 and 16 are connected to their inputs through shut-off and control devices 17 and 18 with sources azoobraznogo or liquid organic fuels, as well as the inputs to the heating side superheater 15 and oxidant 16 - atmospheric air supplied to gas blowers, which in Fig. not shown. In addition, the output of water vapor from the DDS 9 of the steam turbine can be connected to the steam input to the low pressure cylinder 10 of the steam turbine through the heated side of an additional organic superheater, which is to hell. not shown.

Выходы продуктов сгорания органического топлива из пароперегревателей 15 и 16 соединены с греющей стороной, по меньшей мере, одного котла-утилизатора 19, обогреваемая сторона которого выполнена в виде теплообменного циркуляционного контура, содержащего трубную систему 20, сетевой водяной насос 21 и запорное устройство 22.The outputs of the combustion products of organic fuel from superheaters 15 and 16 are connected to the heating side of at least one waste heat boiler 19, the heated side of which is made in the form of a heat exchange circulation loop containing a pipe system 20, a network water pump 21 and a shut-off device 22.

Выход пара из ЦНД 10 паровой турбины соединен с охлаждаемой стороной (или полостью) конденсатора 23, которая соединена затем с конденсатным насосом 24. Тепло, передаваемое в конденсаторе охлаждающей воде, безвозвратно теряется. В связи с этим величина потери может быть снижена путем уменьшения расхода пара в конденсатор, что достигается направлением части пара из ступеней паровой турбины в регенеративные подогреватели питательной воды низкого давления (ПНД) 25 и 26, а также в регенеративные подогреватели питательной воды высокого давления (ПВД) 27 и 28. Для автоматического поддержания окислительно-восстановительного потенциала питательной воды энергоустановки выходы конденсата пара из ПВД 27, 28 соединены с деаэратором 29, в нижнем баке которого при давлении выше атмосферного создается определенный запас воды. Выход питательной воды из питательного бака деаэратора 29 соединен через питательный клапан 31 с обогреваемыми сторонами ПВД 27, 28 и далее с обогреваемыми сторонами парогенераторов 4 энергоустановки.The steam output from the low pressure cylinder 10 of the steam turbine is connected to the cooled side (or cavity) of the condenser 23, which is then connected to the condensate pump 24. The heat transferred to the cooling water in the condenser is irretrievably lost. In this regard, the loss can be reduced by reducing the flow of steam into the condenser, which is achieved by directing part of the steam from the steps of the steam turbine to regenerative low-pressure feed water heaters (HDPE) 25 and 26, as well as to high-pressure regenerative feed water heaters (LDPE) ) 27 and 28. To automatically maintain the oxidation-reduction potential of the power plant’s feed water, the steam condensate exits from the LDPE 27, 28 are connected to a deaerator 29, in the lower tank of which at a pressure above atm Sphere creates a certain supply of water. The outlet of the feed water from the feed tank of the deaerator 29 is connected through the feed valve 31 to the heated sides of the LDPE 27, 28 and then to the heated sides of the steam generators 4 of the power plant.

Для обеспечения потребителя тепловой энергией отборы пара из ЦСД 9 паровой турбины соединены с греющими сторонами сетевых теплообменников 32 и 33, обогреваемые стороны которых соединены трубопроводами с системой водяного теплоснабжения, циркулируемой с помощью сетевого насоса 34. Для снижения механических затрат на требуемое сжатие водяного пара многоступенчатым компрессором 7 ступени компрессора соединены между собой через межтрубные полости теплообменников 35, 36, по трубчаткам которых охлаждаемую питательную воду прокачивают из участка ПНД 25, 26 в деаэратор 29.To provide the consumer with thermal energy, steam withdrawals from the DAC 9 of the steam turbine are connected to the heating sides of the network heat exchangers 32 and 33, the heated sides of which are connected by pipelines to the water heating system circulated by the network pump 34. To reduce the mechanical costs of the required water vapor compression by a multistage compressor 7 compressor stages are interconnected through the annular cavities of heat exchangers 35, 36, through the tubes of which cooled feed water is pumped from ka PND 25, 26 to the deaerator 29.

Характерные точки изменения физического состояния рабочего тела паротурбинной части атомной энергетической установки (входы и выходы из основных элементов установки) отмечены на фиг.1 буквами a,b,c...,h,f. Этими же буквами на фиг.2 отмечены соответствующие характерные точки I-S диаграммы термодинамического цикла водяного пара для отечественных серийных паровых турбин, например, К-310-23,5-3; Т-250/300-23,5; К-800-23,5 со сверхкритическими сопряженными начальными параметрами пара 240 ата/540°С/540°С применительно к парогенераторам двухконтурной атомной паротурбинной энергетической установки.The characteristic points of change in the physical state of the working fluid of the steam-turbine part of the nuclear power plant (inputs and outputs from the main elements of the plant) are marked in Fig. 1 with the letters a, b, c ..., h, f. The same letters in figure 2 indicate the corresponding characteristic points I-S diagrams of the thermodynamic cycle of water vapor for domestic serial steam turbines, for example, K-310-23,5-3; T-250 / 300-23.5; K-800-23.5 with supercritical conjugate initial steam parameters of 240 ata / 540 ° C / 540 ° C as applied to steam generators of a dual-circuit nuclear steam-turbine power plant.

При этом на I-S диаграмме фиг.2 указаны следующие обозначения:In this case, on the I-S diagram of figure 2, the following notation is indicated:

Qяp - тепло (удельное), подводимое к питательной воде второго контура в парогенераторах 4 от ядерного реактора 3;Qяp - heat (specific) supplied to the feed water of the second circuit in the steam generators 4 from the nuclear reactor 3;

Qп1 - тепло, подводимое к сжатому водяному пару 2-го контура от органического топлива пароперегревателя 16;Qп1 - heat supplied to the compressed water vapor of the 2nd circuit from the organic fuel of the superheater 16;

Qп2 - тепло, подводимое к водяному пару 2-го контура от промежуточного пароперегревателя 15;Qп2 - heat supplied to the water vapor of the 2nd circuit from the intermediate superheater 15;

Х - степень сухости водяного пара;X is the degree of dryness of water vapor;

Qк - тепло, отдаваемое 2-ым контуром АЭУ в конденсаторе 23.Qк is the heat given off by the 2nd circuit of the AEU in the capacitor 23.

Кроме того, на диаграмме:In addition, in the diagram:

- используемый ныне в традиционных паротурбинных АЭС и АТЭЦ с легководными ядерными реакторами цикл ПТУ (его верхняя часть) представлен штрихпунктирной линией "a-f";- the PTU cycle (its upper part), now used in traditional steam turbine nuclear power plants and at nuclear power plants with light-water nuclear reactors, is represented by the dash-dot line "a-f";

- вышеуказанный в прототипе известный термодинамический комбинированный цикл "огневого" перегрева пара без предварительного сжатия компрессором представлен на диаграмме пунктирной линией "a-h-f";- the above-mentioned prototype known thermodynamic combined cycle of “fire” steam overheating without prior compression by the compressor is shown in the diagram by the dashed line “a-h-f”;

- предлагаемый по заявляемому изобретению термодинамический цикл повышения экономичности и мощности атомной паротурбинной энергетической установки представлен на диаграмме сплошными линиями "a-b-c-d-е-f″.- proposed according to the claimed invention, the thermodynamic cycle to increase the efficiency and power of a nuclear steam turbine power plant is represented in the diagram by solid lines "a-b-c-d-e-f".

Из представленной на фиг.2 I-S диаграммы по увеличению площади замкнутого цикла работы АЭС или АТЭЦ, а также по существенному увеличению средней температуры подвода тепла к рабочему телу цикла наглядно видно, что предлагаемый способ производства электроэнергии и тепла на комбинированных энергоустановках заметно превосходит по экономичности и мощности традиционные и известные комбинированные АЭС (АТЭЦ).From the IS diagram shown in FIG. 2, it is clearly seen that the proposed method for generating electricity and heat in combined power plants is noticeably superior in terms of economy and power by the increase in the closed-loop area of a nuclear power plant or nuclear power plant, as well as a significant increase in the average temperature of heat supply to the working fluid of the cycle traditional and well-known combined nuclear power plants (APEC).

Изображенный на фиг.3 вариант 2 исполнения атомной паротурбинной энергетической установки, реализуемой по заявляемому изобретению, преимущественно, для комбинированных атомных теплоэлектроцентралей (КАТЭЦ), имеет следующие основные отличия от варианта 1 исполнения энергоустановки, тепловая схема которой изображена на фиг.1.The embodiment 2 of the nuclear steam turbine power plant, implemented according to the claimed invention, mainly for combined nuclear power plants (KATEC), shown in Fig. 3, has the following main differences from the power plant option 1, the thermal diagram of which is shown in Fig. 1.

В данном варианте исполнения энергоустановки вращение многоступенчатого политропного парового компрессора 7 выполнено с помощью дополнительной, преимущественно, серийной газотурбинной установки (ГТУ) 37, вращающей дополнительный электрогенератор 38 ( отечественные серийные ГТУ см. в журнале Теплоэнергетика, №9, 1992 г., стр.2-5). Для соединения-разъединения (вплоть на ходу) валов парового компрессора 7 и вала ГТУ 37 установлена соединительная муфта 39. ГТУ 37 устроена следующим образом. Выход всасывающего атмосферный воздух компрессора 40 соединен через запорное устройство 41 с обогреваемой стороной теплообменника-рекуператора 42, которая через запорное устройство (арматуру) 43 соединена с нагревателем ГТУ - камерой сгорания 44, куда одновременно через запорно-регулирующее устройство 45 направляется газообразное или жидкое органическое топливо. Кроме того, компрессор 40 и камера сгорания 44 соединены между собой обходящим теплообменник-рекуператор 42 байпасным трубопроводом с запорным устройством 46.In this embodiment of the power plant, the rotation of the multi-stage polytropic steam compressor 7 is performed using an additional, predominantly serial gas turbine unit (GTU) 37, rotating an additional electric generator 38 (for domestic serial GTUs see Journal of Heat Power Engineering, No. 9, 1992, p. 2 -5). To connect-disconnect (right on the go) the shafts of the steam compressor 7 and the shaft of the gas turbine 37, a coupling 39 is installed. The gas turbine 37 is arranged as follows. The outlet of the compressor 40 suctioning atmospheric air is connected through a shut-off device 41 to the heated side of a heat exchanger-recuperator 42, which is connected through a shut-off device (fittings) 43 to a gas turbine heater - a combustion chamber 44, to which gaseous or liquid organic fuel is directed via a shut-off-control device 45 . In addition, the compressor 40 and the combustion chamber 44 are interconnected bypass bypass heat exchanger-recuperator 42 with a shut-off device 46.

Выход нагретого рабочего тела ГТУ из камеры сгорания 44 соединен с газовой турбиной 47, приводящей в действие компрессоры 7 и 40, а также электрогенератор 38, который в режиме запуска ГТУ может работать в качестве пускового электродвигателя для указанных компрессоров и турбины. Для быстрого обеспечения электроэнергией аварийно обесточенных циркуляционных насосов 1 контура РУ газотурбинная установка 37 может быть также снабжена пусковым карбюраторным или дизельным двигателем внутреннего сгорания, который на чертежах не показан. Выход рабочего тела ГТУ 37 из газовой турбины 47 соединен со входом отработанного газа в греющую сторону теплообменника-рекуператора 42, выход газа из которой соединен с атмосферой. Для обеспечения передачи тепла потребителю от ГТУ 37 вход и выход газа из обогреваемой стороны теплообменника-рекуператора 42 присоединены через запорные органы 48, 49 к циркуляционному контуру потребителя тепла, включающему также сетевой циркуляционный насос 50 и дренажное запорное устройство 51.The heated GTU working fluid exit from the combustion chamber 44 is connected to a gas turbine 47, which drives compressors 7 and 40, as well as an electric generator 38, which in the start-up mode of a gas turbine can operate as a starting electric motor for these compressors and a turbine. To quickly provide emergency electricity to the emergency de-energized circulating pumps 1 of the reactor circuit, the gas turbine unit 37 can also be equipped with a starting carburetor or diesel internal combustion engine, which is not shown in the drawings. The outlet of the gas turbine engine 37 from the gas turbine 47 is connected to the exhaust gas inlet to the heating side of the heat exchanger-recuperator 42, the gas outlet from which is connected to the atmosphere. To ensure the transfer of heat to the consumer from GTU 37, the gas inlet and outlet from the heated side of the heat exchanger-recuperator 42 are connected via shut-off elements 48, 49 to the circulation circuit of the heat consumer, which also includes a network circulation pump 50 and a drain shut-off device 51.

Кроме того, в данном варианте исполнения ЭУ выход питательной воды из питательного клапана 31 соединен через запорный орган 52 со входом воды в обогреваемые стороны ПВД 27, 28, а также по байпасному трубопроводу 53 через запорное устройство 54 и обогреваемую сторону органического экономайзерного подогревателя 55 со входом питательной воды в обогреваемые стороны парогенераторов 4 ЭУ. При этом греющая сторона подогревателя 55 через запорно-регулирующее устройство 56 соединена с источником газообразного или жидкого органического топлива, а также с источником окислителя - атмосферного воздуха, например, с газодувкой, которая на черт. не показана.In addition, in this embodiment, the EU output of feed water from the feed valve 31 is connected through a shut-off element 52 with the water inlet to the heated sides of the LDPE 27, 28, as well as bypass pipe 53 through a shut-off device 54 and a heated side of the organic economizer heater 55 with an input feed water to the heated sides of the steam generators 4 EU. In this case, the heating side of the heater 55 is connected through a shut-off-regulating device 56 to a source of gaseous or liquid organic fuel, as well as to a source of oxidizing agent - atmospheric air, for example, to a gas blower, which is to hell. not shown.

Для обеспечения потребителя дополнительной тепловой энергией байпасный трубопровод 53 до его соединения с подогревателем 55 соединен через запорное устройство 57 с выходом питательной воды из последнего ПВД 28.To provide the consumer with additional thermal energy, the bypass pipe 53 is connected via a shut-off device 57 to the outlet of the feed water from the last LDPE 28 before connecting it to the heater 55.

К участкам тракта питательной воды, входящей в ПВД 27 и выходящей из ПВД 28 и расположенными между запорным органом 52 и ПВД 27, а также между запорным органом 57 и ПВД 28 через запорные устройства 58, 59 к обогреваемым сторонам ПВД 27, 28 подключен циркуляционный контур потребителя тепловой энергии, включающий сетевой насос 60.A circulation loop is connected to the sections of the feed water path entering the LDPE 27 and leaving the LDPE 28 and located between the locking member 52 and the LDPE 27, and also between the locking member 57 and the LDPE 28 through the locking devices 58, 59 to the heated sides of the LDPE 27, 28 thermal energy consumer, including a network pump 60.

I-S диаграмма термодинамического цикла водяного пара данного варианта исполнения заявляемой ЭУ также соответствует I-S диаграмме, изображенной на фиг.2.The I-S diagram of the thermodynamic cycle of water vapor of this embodiment of the claimed EU also corresponds to the I-S diagram depicted in figure 2.

Два вышеописанных варианта реализации заявляемых атомных паротурбинных ЭУ, действующих по предлагаемому способу эксплуатации, работают следующим образом.Two of the above options for the implementation of the inventive atomic steam turbine power plants operating according to the proposed method of operation, work as follows.

ВАРИАНТ 1OPTION 1

Данный вариант исполнения предлагаемой атомной паротурбинной ЭУ (см. фиг.1) предпочтителен для электростанций, обеспечивающих теплом собственных потребителей.This embodiment of the proposed atomic steam turbine power plant (see figure 1) is preferred for power plants that provide heat to their own consumers.

Как уже указывалось, с целью экономии работы сжатия парового компрессора, топливо ядерного реактора 3, например, водо-водяного типа ВВЭР-1000, используется в данной ЭУ в первую очередь для энергоемкого (1517 кДж/кг при 284°С и 65 ата) парообразования (то есть превращения воды в пар) рабочего тела паротурбинной части (ПТЧ) энергоустановки с максимально достижимыми для номинальных параметров реактора давлением и температурой пара, выходящего из парогенераторов 4 (или из одноконтурного водо-водяного ядерного реактора) реакторной установки (см.. точку "а" на диаграмме фиг.2). В это же время электрогенератором 11, работающим в этот период, пусковым электродвигателем запускаются в действие многоступенчатый политропный компрессор 7 (как известно политропное сжатие газов и паров - единственно осуществимый в практике цикл сжатия в отличие чисто теоретических изотермического и адиабатического сжатия газов и паров), а также вводятся в действие ЦВД 8, ЦСД 9 и ЦНД 10 паровой турбины энергоустановки.As already indicated, in order to save the work of compressing a steam compressor, the fuel of a nuclear reactor 3, for example, water-water type VVER-1000, is used in this EA primarily for energy-intensive (1517 kJ / kg at 284 ° C and 65 ata) steam generation (that is, the conversion of water into steam) of the working fluid of the steam turbine part (PTC) of a power plant with the maximum pressure and temperature of the steam leaving the steam generators 4 (or from a single-circuit water-water nuclear reactor) of the reactor installation (see .. point "a" in the diagram of figure 2). At the same time, a multi-stage polytropic compressor 7 (as polytropic compression of gases and vapors is known to be the only practical compression cycle in contrast to the purely theoretical isothermal and adiabatic compression of gases and vapors) is launched by an electric generator 11 operating during this period, a starting electric motor CVP 8, CSD 9 and TsND 10 of a steam turbine of a power plant are also being commissioned.

Запорное устройство 6 открыто, а запорные устройства 13, 14 закрыты. В результате работы охлаждаемого питательной водой в теплообменниках 35, 36 компрессора 7 вышедший из парогенераторов 4 ЭУ водяной пар, например, с давлением 65 ата и температурой 290°С политропно сжимается до необходимого высокого давления, например (см. линию “а-b” на диаграмме фиг.2) до 240, 180 или 130 ата. Далее сжатый водяной пар направляется в обогреваемую сторону первого пароперегревателя 16, где за счет тепла горения газообразного или жидкого органического топлива в смеси с атмосферным воздухом подогревается до температуры, соответствующей по величине давления более высоким и потому экономичным сопряженным начальным параметрам пара (например, до 540°С при 240 ата; см. линию "b-с” на диаграмме фиг.2).The locking device 6 is open, and the locking device 13, 14 is closed. As a result of the operation of compressor 7 cooled by feed water in heat exchangers 35, 36, steam emitted from EI steam generators 4, for example, is compressed at a pressure of 65 atm and a temperature of 290 ° C to the required high pressure, for example (see line “a-b” on the diagram of figure 2) to 240, 180 or 130 ata. Next, the compressed water vapor is directed to the heated side of the first superheater 16, where, due to the heat of combustion of a gaseous or liquid organic fuel mixed with atmospheric air, it is heated to a temperature corresponding to a higher pressure value and therefore economical conjugate initial steam parameters (for example, to 540 ° C at 240 ata; see line “bc” in the diagram of FIG. 2).

Из пароперегревателя 16 высокотемпературный сжатый водяной пар поступает для совершения работы в цилиндр высокого давления (ЦВД) 8 паровой турбины, где в результате потери части своей внутренней энергии расширяется (например, до 40 ата) и охлаждается, например, до 330°С (см. линию “c-d” на диаграмме фиг.2). После выхода отработавшего пара из ЦВД 8 данный водяной пар поступает для промежуточного перегрева в обогреваемую сторону второго пароперегревателя 15, в котором за счет тепла горения газообразного или жидкого органического топлива подогревается при давлении 40 ата опять до сопряженной этому промежуточному давлению величине температуры - 540°С (см. линию “d-e” на диаграмме фиг.2), далее этот пар по штатной схеме последовательно срабатывает в ЦСД 9, ЦНД 10 и наконец поступает в конденсатор 23 (см. линию “e-f” на диаграмме фиг.2).From the superheater 16, high-temperature compressed water vapor is supplied to the high pressure cylinder (CVP) 8 of the steam turbine, where, as a result of the loss of part of its internal energy, it expands (for example, to 40 ata) and cools, for example, to 330 ° C (see line “cd” in the diagram of figure 2). After the exhaust steam exits from CVP 8, this water vapor is supplied for intermediate overheating to the heated side of the second superheater 15, in which, due to the heat of combustion of gaseous or liquid organic fuel, it is heated at a pressure of 40 atm again to a temperature value of 540 ° C conjugated to this intermediate pressure ( see the “de” line in the diagram of FIG. 2), then this steam, according to the standard scheme, is sequentially triggered in the DSP 9, the low pressure cylinder 10 and finally enters the capacitor 23 (see the “ef” line in the diagram of FIG. 2).

Кроме того, вышедший из ЦСД 9 паровой турбины водяной пар до его последующей подачи в ЦНД 10 паровой турбины может быть направлен в обогреваемую сторону (или полость) дополнительного органического пароперегревателя (на черт. не показан), в котором водяной пар подогревают при давлении вышедшего из ЦСД 9 отработавшего пара до температуры, сопряженной по величине этому давлению. Таким образом, в итоге может быть обеспечен вышеуказанный известный в паротурбинной теплоэнергетике высоких параметров боле экономичный двухкратный промежуточный перегрев пара, направляемого в паровую турбину энергоустановки.In addition, water vapor exiting from the DAC 9 of the steam turbine before its subsequent supply to the low pressure cylinder 10 of the steam turbine can be directed to the heated side (or cavity) of an additional organic superheater (not shown in the diagram), in which water vapor is heated at the pressure exiting CSD 9 of the exhaust steam to a temperature conjugate in magnitude to this pressure. Thus, as a result, the aforementioned economical two-time intermediate superheating of the steam sent to the steam turbine of the power plant can be provided with the aforementioned high-parameter known in steam-turbine power system of high parameters.

Образующийся в конденсаторе 23 водяной конденсат забирается оттуда конденсатным насосом 24 и затем направляется в обогреваемые стороны поверхностных регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) 25, 26, откуда питательная вода поступает в деаэратор 29. При этом в ПНД 25, 26 питательная вода подогревается уже произведшими в ЦСД 9 турбины электроэнергию частичными отборами пар, конденсат которого под действием перепада давлений поступает в водяную полость конденсатора 23. Кроме того, для экономичного получения тепловой энергии отборы пара из ЦСД 9 аналогично подогревают сетевую воду теплоснабжения в сетевых теплообменниках 32, 33, через которые воду прокачивает сетевой насос 34. Из питательного бака деаэратора 29 питательная вода забирается питательным насосом 30 и сжимается при этом до максимального давления, обеспечивающего ее превращение в пар в парогенераторах 4. Далее через регулирующий мощность энергоустановки питательный клапан 31 сжатая питательная вода поступает для дальнейшего регенеративного подогрева в обогреваемые стороны регенеративных подогревателей высокого давления (ПВД) 27, 28 и затем, нагревшись до заданной номинальной входной температуры, поступает в обогреваемые стороны парогенераторов 4 реакторной установки.The water condensate formed in the condenser 23 is taken from there by a condensate pump 24 and then sent to the heated sides of the surface low pressure regenerative heaters (PND) 25, 26, from where the feed water enters the deaerator 29. In this case, the feed water is heated in the PND 25, 26 by CSD 9 turbines generate electricity by partial steam extraction, the condensate of which, under the influence of a differential pressure, enters the water cavity of the condenser 23. In addition, steam extraction is used to obtain heat energy economically from the DAC 9, the heating water in the network heat exchangers 32, 33 is similarly heated, through which the network pump 34 pumps water. From the feed tank of the deaerator 29, the feed water is drawn by the feed pump 30 and is compressed to a maximum pressure, which turns it into steam in the steam generators 4 Next, through the power plant power control, the feed valve 31 receives compressed feed water for further regenerative heating in the heated sides of the regenerative heaters pressure (LDPE) 27, 28 and then, having heated up to a predetermined nominal inlet temperature, it enters the heated sides of the steam generators 4 of the reactor installation.

Для экономичной утилизации тепла газообразных продуктов сгорания пароперегревателей 15 и 16 выходы указанных газов из греющих сторон данных пароперегревателей поступают в греющую сторону котла-утилизатора 19. В результате циркулирующая по трубной системе 20 обогреваемой стороны котла-утилизатора 19 сетевая вода воспринимает тепло высокотемпературных продуктов сгорания и с помощью сетевого насоса 21 и запорно-регулирующего устройства 22 передает полученную тепловую энергию потребителю.For economical heat recovery of the gaseous products of combustion of superheaters 15 and 16, the outputs of these gases from the heating sides of these superheaters are fed to the heating side of the recovery boiler 19. As a result, the network water circulating through the pipe system 20 of the heated side of the recovery boiler 19 receives heat from the high-temperature combustion products and from using a network pump 21 and a shut-off and control device 22 transfers the received thermal energy to the consumer.

Положительным качеством данного варианта исполнения ЭУ является то, что его мощность (превышающая номинальную тепловую мощность реактора) регулируется, главным образом, за счет изменения расхода органического топлива, подаваемого в пароперегреватели 15, 16. Этим обеспечивается более стабильный температурный режим работы теплонапряженных элементов оборудования РУ.A positive quality of this embodiment of the electric power plant is that its power (exceeding the rated thermal power of the reactor) is regulated mainly by changing the consumption of fossil fuel supplied to superheaters 15, 16. This ensures a more stable temperature mode of operation of heat-stressed elements of RU equipment.

Предлагаемый вариант исполнения заявляемого изобретения обладает высокой надежностью обеспечения непрерывности производства (с той или иной мощностью) электрической и тепловой энергии предлагаемой ЭУ в следующих возможных случаях эксплуатации:The proposed embodiment of the claimed invention has high reliability to ensure the continuity of production (with one or another capacity) of electric and thermal energy of the proposed EU in the following possible cases of operation:

В периоды прекращения подачи органического топлива в пароперегреватели 15 и 16 запорные устройства 6 и 14 закрываются, а запорное устройство 13 открывается. Тогда вышедший из парогенераторов 4 РУ водяной пар относительно низких параметров (65 ата и 290°С) непосредственно поступает, минуя компрессор 7 и ЦВД 8, в ЦСД 9, и далее в ЦНД 10 паровой турбины. При этом для снижения лишних механических потерь соединительная муфта 12 разъединяет валы паровой турбины между остановленным ЦВД 8 с компрессором 7 и общим валом ЦСД 9 и ЦНД 10 паровой турбины (см. линию "a-f на диаграмме фиг.2).During periods of cessation of the supply of organic fuel to the superheaters 15 and 16, the locking devices 6 and 14 are closed, and the locking device 13 is opened. Then, water vapor of relatively low parameters (65 ata and 290 ° C) coming out of 4 RU steam generators goes directly, bypassing compressor 7 and CVP 8, to the central cylinder 9, and then to the central cylinder 10 of the steam turbine. In this case, to reduce unnecessary mechanical losses, the coupler 12 disconnects the shafts of the steam turbine between the stopped CVP 8 with the compressor 7 and the common shaft of the DSC 9 and the low-pressure pulley 10 of the steam turbine (see line "a-f in the diagram of figure 2).

Также обеспечивается возможность производства электрической и тепловой энергии в периоды, например, остановки политропного парового компрессора и/или ЦВД 8. В этом случае запорные устройства 6 и 13 закрываются, а запорное устройство 14 открывается. Тогда вышедший из парогенераторов 4 ЭУ пар с давлением 65 ата и температурой 290°С может догреться в пароперегревателе 15 до сопряженной (при этом давлении 65 ата) температуры 450°С и затем поступить для совершения более экономичной работы в ЦСД 9 и ЦНД 10 паровой турбины (см. линию "a-h-f" на диаграмме фиг.2). При этом, как и указывалось выше, для снижения лишних механических потерь необходимо, чтобы сцепная муфта 12 разъединила вал, соединяющий остановленный ЦВД 8 и вращающийся ЦСД 9.It is also possible to produce electric and thermal energy during periods of, for example, shutdown of a polytropic steam compressor and / or CVP 8. In this case, the locking devices 6 and 13 are closed and the locking device 14 is opened. Then the steam coming out of the 4 EU steam generators with a pressure of 65 atm and a temperature of 290 ° C can warm up in the superheater 15 to a conjugate (at that pressure of 65 ata) temperature of 450 ° C and then proceed to perform more economical operation in the central cylinder 9 and the low pressure cylinder 10 of the steam turbine (see line "ahf" in the diagram of figure 2). At the same time, as mentioned above, to reduce unnecessary mechanical losses, it is necessary that the coupling 12 disconnect the shaft connecting the stopped CVP 8 and the rotating DSM 9.

Количественная оценка вышеописанной работы варианта 1 исполнения предлагаемой энергоустановки применительно, например, к усовершенствованию атомных паротурбинных энергетических установок ВВЭР-1000 и БН-800A quantitative assessment of the above work of option 1 of the proposed power plant with respect to, for example, the improvement of VVER-1000 and BN-800 atomic steam turbine power plants

1. Показатели сравнения предлагаемого варианта исполнения ЭУ по сравнению с АЭС ВВЭР-1000.1. Comparison indicators of the proposed version of the EU performance compared to VVER-1000 NPP.

1.1 Исходные данные АЭС ВВЭР-1000.1.1 Initial data of VVER-1000 NPP.

Nяp=3000 МВт(тепл); Nэл=1068 МВт эл; Эф. КПДнетто=35,6%.Nyap = 3000 MW (heat); Nel = 1068 MW el; Eph. Net efficiency = 35.6%.

Паропроизводительность D=1633.3 кг/с; параметры пара - 70 ата/285°С.Steam production D = 1633.3 kg / s; steam parameters - 70 ata / 285 ° C.

Стоимость установленного киловатта производимой электроэнергии – 1000 долл/кВтэл.The cost of an installed kilowatt of generated electricity is $ 1,000 / kWel.

1.2 Согласно предлагаемому способу эксплуатации исходный водяной пар парогенераторов АЭС сжимают политропным компрессором до 130 ата и 345°С. С учетом показателя политропы n=1,2 (см., например, книгу “Насосы, компрессоры и вентиляторы”, З.С.Шлипченко, Издательство “Техника”, Киев-1976, стр.315-318) и мех. КПД компрессора, равном 0,9, электрическая мощность многоступенчатого политропного компрессора 7 составит 221 МВТ(эл), а конечная температура сжатия пара составит 345°С.1.2 According to the proposed method of operation, the initial water vapor of the steam generators of nuclear power plants is compressed by a polytropic compressor to 130 at and 345 ° C. Taking into account the polytropic index n = 1.2 (see, for example, the book “Pumps, Compressors and Fans”, Z.S.Shlipchenko, Publishing House “Technika”, Kiev-1976, pp. 315-318) and fur. The compressor efficiency is 0.9, the electric power of a multi-stage polytropic compressor 7 will be 221 MW (e), and the final temperature of steam compression will be 345 ° С.

О паровых политропных компрессорах, требующихся для создания предлагаемых комбинированных АЭС и АТЭЦ, известно следующее. В журнале “Химическое и нефтегазовое машиностроение", №8, 1999 г., на стр.33-34 указаны компрессоры, которые сжимают даже не водяной пар, а пары таких токсичных и химически активных жидкостей, как метанол, азотная и соляная кислота (изготовитель этих компрессоров - польская фирма “Турбо-Лодзь”). В журнале “Химическое и нефтегазовое машиностроение”, №11, 1998 г., на стр.4-15 представлено более 20 крупных российских предприятий, проектирующих и изготавливающих самые разнообразные мощные компрессоры для химической, нефтегазовой и холодильной промышленности.The following are known about the polytropic steam compressors required to create the proposed combined NPPs and APPPs. The journal Chemical and Oil and Gas Engineering, No. 8, 1999, on pages 33-34, lists compressors that do not even compress water vapor, but pairs of toxic and chemically active liquids such as methanol, nitric and hydrochloric acid (manufacturer of these compressors is the Polish company Turbo-Lodz). In the journal Chemical and Oil and Gas Engineering, No. 11, 1998, pages 4-15 show more than 20 large Russian enterprises designing and manufacturing a wide variety of powerful compressors for chemical oil and gas and refrigeration industry facts.

Для обеспечения работы усовершенствованной АЭС ВВЭР-1000 с серийной отечественной паровой турбиной, работающей на повышенных сопряженных начальных параметрах пара 130 ата/540°С/540°С, сжатый пар подогреваем сначала органическим топливом в первом пароперегревателе 16 с 345°С до 540°С (тепловая мощность пароперегревателя составит 1100 МВт т.) и затем срабатываем в ЦВД 8 паровой турбины. Затем во втором пароперегревателе 15 отработанный в ЦВД 8 пар при давлении ~25 ата подогреваем с температуры 330°С до 540°С (мощность пароперегревателя 16 составит 780 МВТ т.) и далее направляем в ЦСД 9 и ЦНД 10 паровой турбины. Суммарная тепловая мощность ЭУ составит Nc=3000+1100+780=4880 МВТ т. В итоге с учетом электрического КПД ПТУ, равного 42,0%, выходная электрическая мощность ПТУ составит Nвэл=4880·0,42=2050 МВт эл.To ensure the operation of the improved VVER-1000 NPP with a serial domestic steam turbine operating at elevated conjugate initial steam parameters of 130 ata / 540 ° C / 540 ° C, the compressed steam is first heated with organic fuel in the first superheater 16 from 345 ° C to 540 ° C (the thermal power of the superheater will be 1100 MW t.) and then we operate in the CVP 8 of the steam turbine. Then, in the second superheater 15, we work out the 8 steam spent in the CVP at a pressure of ~ 25 atm from a temperature of 330 ° C to 540 ° C (the capacity of the superheater 16 will be 780 MW t.) And then we send it to the central cylinder 9 and the central cylinder 10 of the steam turbine. The total thermal power of the electric power station will be Nc = 3000 + 1100 + 780 = 4880 MW t. As a result, taking into account the electric efficiency of the technical and vocational schools equal to 42.0%, the output electric power of the technical and vocational schools will be Nvel = 4880 · 0.42 = 2050 MW el.

С учетом вычета электрозатрат паровой турбины на вращение компрессора 7 (221 МВт эл) полезная электрическая мощность электрогенератора 11 усовершенствованной АЭС составит Nпол=2050-221=1829 МВт эл.Taking into account the deduction of the electric costs of the steam turbine for the rotation of the compressor 7 (221 MW el), the useful electric power of the generator 11 of the improved nuclear power plant will be Npol = 2050-221 = 1829 MW el.

В итоге эффективный электрический КПД нетто предлагаемой АЭС составит KПДнeттo=1829/4880=37,5%, что на 5,3%(относит) превосходит КПДнетто исходной АЭС ВВЭР-1000.As a result, the effective electric net efficiency of the proposed nuclear power plant will be KPnetto = 1829/4880 = 37.5%, which is 5.3% (relative) higher than the efficiency of the initial VVER-1000 NPP.

При этом дополнительная электрическая мощность предлагаемой ЭУ будет равна Nдоп=1829-1068=761 МВт эл, что составит 761/1068=0,712=71,2% от номинальной мощности АЭС ВВЭР-1000.Moreover, the additional electric power of the proposed power plant will be Ndop = 1829-1068 = 761 MW el, which will be 761/1068 = 0.712 = 71.2% of the rated power of VVER-1000 NPPs.

Таким образом, полезная электрическая мощность предлагаемой ЭУ в 1829/1068=1,71 раза превосходит номинальную электрическую мощность АЭС ВВЭР-1000.Thus, the useful electric power of the proposed power plant is 1829/1068 = 1.71 times the rated electric power of the VVER-1000 NPP.

1.3 За счет достигнутого увеличения электрического КПД ЭУ с 35,6% до 37,5% относительная экономия всего (ядерного и органического) эквивалентного (в МДж/МВт эл) топлива предлагаемой ЭУ составит 1-35,6/37,5=0,051=5,1% по сравнению с расходом всего топлива АЭС ВВЭР-1000.1.3 Due to the achieved increase in electric efficiency of electric power plants from 35.6% to 37.5%, the relative savings of all (nuclear and organic) equivalent (in MJ / MW e) fuel of the proposed electric power will be 1-35.6 / 37.5 = 0.051 = 5.1% compared to the total fuel consumption of VVER-1000 NPP.

Годовой расход дополнительного органического топлива предлагаемой ЭУ при КИУМ=0.925 составит:The annual consumption of additional organic fuel of the proposed EU at KIUM = 0.925 will be:

А) по природному газу - 1,64 млрд. м3 в год;A) for natural gas - 1.64 billion m 3 per year;

Б) по мазуту - 1 377 917 т мазута в год.B) for fuel oil - 1 377 917 tons of fuel oil per year.

Если вместо серийного водо-водяного ядерного реактора ВВЭР-1000 для производства такого же количества водяного насыщенного пара (1633,3 кг/с) с давлением 70 ата использовать традиционный паровой котел, работающий на органическом газообразном или жидком топливе, то экономия более дорогого (в эквивалентном энергетическом отношении), чем ядерное, органического топлива в этом случае будет составлять 2,62 млрд. м3 в год природного газа или 2 198 804 т мазута в год, то есть в 1,6 раза больше расходов аналогичного дополнительного топлива, предлагаемого по заявляемому изобретению.If instead of the VVER-1000 serial water-water nuclear reactor, to produce the same amount of saturated water vapor (1633.3 kg / s) with a pressure of 70 ata, a traditional steam boiler operating on organic gaseous or liquid fuel is used, then the saving is more expensive (in equivalent energy) than nuclear, fossil fuels in this case will be 2.62 billion m 3 per year of natural gas or 2 198 804 tons of fuel oil per year, that is, 1.6 times more than the cost of similar additional fuel offered by bunny the present invention.

1.4 Суммарные капиталозатраты на сооружение АЭС ВВЭР-1000 составят 1,07 млрд. долл США.1.4 The total capital expenditures for the construction of the VVER-1000 NPP will amount to 1.07 billion US dollars.

Вместе с тем, согласно заявляемому изобретению электрическая мощность предлагаемой АЭС, включающей ту же реакторную установку, увеличивается на 761 МВт(эл). По данным статьи "Удельные капитальные затраты на сооружение ТЭС за рубежом" журнала "Теплоэнергетика", 1997 г., №2, стр.77-79 удельные капиталовложения на создание современных ТЭС составляют до 2020 г. 1150-1470 долл/кВт эл (1310 в среднем). Следовательно капиталозатраты на известное сооружение альтернативной дополнительной органической ТЭС мощностью 761 МВт эл составят:However, according to the claimed invention, the electric power of the proposed nuclear power plant, including the same reactor installation, is increased by 761 MW (e). According to the article "Specific Capital Costs for the Construction of Thermal Power Plants Abroad" of the journal Teploenergetika, 1997, No. 2, pp. 77-79, the specific capital investments for the creation of modern thermal power plants amount to 1150-1470 dollars / kW el (2020) average). Therefore, the capital costs for the well-known construction of an alternative additional organic TPP with a capacity of 761 MW e will be:

Ктэс=761000·1310=0,997 млрд. долл. США.Ctes = 7610001310 = $ 0.997 billion.

Поэтому суммарные капзатраты на создание АЭС ВВЭР-1000 и дополнительной органической ТЭС мощностью 761 МВТ эл. составят:Therefore, the total capex for the creation of VVER-1000 NPPs and additional organic TPPs with a capacity of 761 MW el. will comprise:

Кс=1,07+0,997=2,067 млрд. долл. США, а удельные капиталозатраты Кудс=2,067 млрд. долл./1829 000 = 1130 долл./кВт эл., что заметно, т.е. 13% превзойдут аналогичный показатель АЭС ВВЭР-1000, обладающей меньшей мощностью 1068 МВт эл.Ks = 1.07 + 0.997 = 2.067 billion US dollars, and unit capital expenditures Kuds = 2.067 billion dollars / 1829 000 = 1130 dollars / kW el., Which is noticeable, i.e. 13% will surpass that of VVER-1000 nuclear power plants, which have a lower capacity of 1,068 MW el.

1.5 Вместе с тем, суть предлагаемого техрешения состоит не в известном строительстве рядом с АЭС (например, АЭС ВВЭР-1000) дополнительной органической ТЭС, например, с мощностью 761 МВт эл., а лишь в усовершенствовании только паротурбинного отделения действующей (или уже спроектированной АЭС), заключающемся в следующем:1.5 At the same time, the essence of the proposed technical solution is not in the well-known construction near the NPPs (for example, VVER-1000 NPPs) of an additional organic TPP, for example, with a capacity of 761 MW el., But only in the improvement of only the steam turbine unit of the existing (or already designed NPP ), consisting in the following:

- замена или модернизация паровой турбины АЭС для обеспечения ее работы на более экономичных широко апробированных в теплоэнергетике сопряженных параметрах пара;- replacement or modernization of the steam turbine of the nuclear power plant to ensure its operation on the more economical paired parameters of the steam, widely tested in the power system;

- введение в состав паротурбинной части установки многоступенчатого (например, 3-х) политропного парового компрессора, а также, минимум, одного органическою пароперегревателя и котла-утилизатора выхлопных газов (продуктов сгорания органического топлива).- introduction to the steam-turbine part of the installation of a multi-stage (for example, 3) polytropic steam compressor, as well as at least one organic superheater and a waste heat boiler (exhaust products of fossil fuels).

С учетом данных табл. 5 вышеуказанной статьи журнала ″Теплоэнергетика" доля вышеперечисленных капитальных затрат на дополнительное оборудование составит не более 20-25% от суммарных капзатрат на сооружение АЭС ВВЭР-1000, т.е.Given the data in table. 5 of the above article of the journal "Heat and Power Engineering", the share of the above capital costs for additional equipment will be no more than 20-25% of the total capex for the construction of the VVER-1000 NPP, i.e.

Кдоп=(0,20-0,25)·1,07=(0,214-0,267) млрд. долл=(214-267) млн. долл. США.Kdop = (0.20-0.25) · 1.07 = (0.214-0.267) billion dollars = (214-267) million US dollars.

Тогда суммарные капзатраты на создание данного 1-го варианта исполнения комбинированной атомной электростанции (КАЭС) мощностью 1829 МВт (эл) составятThen the total capex for the creation of this 1st embodiment of a combined nuclear power plant (KNPP) with a capacity of 1829 MW (e) will be

Ккаэс=1,07+(0,214-0,267)=(1,284-1,337) млрд, долл. США,Kkaes = 1.07 + (0.214-0.267) = (1.284-1.337) billion, US dollars,

А удельные капиталозатраты на сооружение КАЭС будут равны Кудкаэс=(1,284-1,337) млрд, долл./1829 000 кВт = (702-731) долл/кВт(эл), что существенно, т.е. на 27-30% меньше, чем удельные капзатраты на сооружение действующих АЭС ВВЭР-1000.And the specific capital costs for the construction of the KNPP will be equal to Kudkaes = (1.284-1.337) billion, dollars / 1,829,000 kW = (702-731) dollars / kW (e), which is significant, i.e. 27-30% less than the specific capex for the construction of existing VVER-1000 nuclear power plants.

Таким образом в денежном выражении экономия капитальных затрат на создание одного данного 1-го варианта исполнения КАЭС с электрической мощностью 1829 МВт составит по сравнению с известным сооружением дополнительной органической ТЭС мощностью 761 МВт эл. следующую заметную величину:Thus, in monetary terms, the savings in capital costs for the creation of one given 1-st version of the KNPP with an electric capacity of 1829 MW will be compared with the well-known construction of an additional organic TPP with a capacity of 761 MW of electric power. the following notable amount:

Экаэс=2,067-(1,284-1,337)=(0,73-0,783) млрд. долл. США = (730-783) млн. долл. США.EECA = 2.067- (1.284-1.337) = (0.73-0.783) billion US dollars = (730-783) million US dollars.

В комплексе вышеуказанные экономические показатели обеспечивают существенное снижение себестоимости электроэнергии, производимой данным вариантом исполнения предлагаемой ЭУ.Together, the above economic indicators provide a significant reduction in the cost of electricity produced by this embodiment of the proposed power plants.

Примечание: При вращении политропного парового компрессора 7 дополнительной газотурбиной установкой 37, которая в соответствии с п.7 формулы изобретения работает с помощью теплообменника-рекуператора 42 (см. вариант 2 исполнения предлагаемой ЭУ на фиг.3) с максимальным КПД данной ГТУ, равным 44%, произойдут следующие улучшения показателей предлагаемой электростанции по сравнению с 1-ым вариантом усовершенствования АЭС ВВЭР-1000:Note: When the polytropic steam compressor 7 is rotated by an additional gas turbine unit 37, which, in accordance with claim 7, works using a heat exchanger-recuperator 42 (see option 2 of the proposed EA in Fig. 3) with a maximum efficiency of this gas turbine equal to 44 %, there will be the following improvements in the performance of the proposed power plant in comparison with the first option for improving the VVER-1000 NPP:

Ее полезная электрическая мощность возрастет с 1829 МВт эл. до 1829+221=2050 МВт(эл), где 221 МВт эл - мощность компрессора 7, теперь вращаемого ГТУ 37, а не паровой турбиной АЭС. В связи с изложенным эффективный электрический КПД (нетто) возрастет по сравнению с вариантом 1 исполнения предлагаемой электростанции с 37,5% до 38,1%, то есть на 1,6% (относит.). При этом соответственно улучшаются и другие технико-экономические и эксплуатационные показатели (см. ниже вариант 2 исполнения предлагаемой ЭУ).Its useful electric power will increase from 1829 MW el. to 1829 + 221 = 2050 MW (e), where 221 MW e is the power of compressor 7, now rotated by GTU 37, and not the steam turbine of the nuclear power plant. In connection with the foregoing, the effective electric efficiency (net) will increase compared with Option 1 of the proposed power plant from 37.5% to 38.1%, that is, 1.6% (rel.). At the same time, other technical, economic and operational indicators are improved accordingly (see option 2 of the proposed ES implementation below).

2. Показатели сравнения предлагаемого варианта 1 исполнения ЭУ по сравнению с АЭС БН-800 (см. фиг.3, 2).2. Comparison indicators of the proposed option 1 of the EU performance compared to the BN-800 nuclear power plant (see figure 3, 2).

2.1 Исходные данные АЭС БН-800.2.1 Initial data of the BN-800 NPP.

Nяp=2100 МВт т.; Nэл=800 МВт эл; ЭФ. КПД=38%.Nyap = 2100 MW t .; Nel = 800 MW e; Ef. Efficiency = 38%.

Паропроизводительность D=876 кг/с; выходные из ПГ начальные параметры пара 140 ата и 490°СSteam production D = 876 kg / s; GHG output initial steam parameters 140 ata and 490 ° С

2.2 Согласно предлагаемому способу эксплуатации для снижения энергозатрат на сжатие пара политропным компрессором 7 питательную воду предварительно сжимают питательным насосом (например, 31) до максимального давления (например, до 220 ата), обеспечивающего превращение воды в пар в парогенераторах АЭС БН-800.2.2 According to the proposed method of operation, to reduce the energy consumption for compressing the vapor with a polytropic compressor 7, the feed water is precompressed with a feed pump (e.g. 31) to a maximum pressure (e.g. up to 220 atm), which ensures the conversion of water into steam in BN-800 steam generators.

Далее вышедший из парогенераторов пар с давлением 220 ата и температурой 490°С сжимают в компрессоре 7 до повышенного сопряженного давления 290 ата.Next, the steam leaving the steam generators with a pressure of 220 atm and a temperature of 490 ° C is compressed in the compressor 7 to an increased conjugate pressure of 290 atm.

В результате электрическая мощность компрессора 7 составит относительно небольшую величину 75 МВт эл., а конечная температура сжатия пара будет равна 525°С.As a result, the electric power of the compressor 7 will be a relatively small value of 75 MW el., And the final temperature of the vapor compression will be 525 ° C.

Далее для обеспечения работы известной самой экономичной в теплоэнергетике паровой турбины с сопряженными начальными параметрами пара 290 ата/580°С/580°С/580/580°С осуществляют три органических подогрева пара с суммарной тепловой мощностью 800 МВт т.Further, to ensure the operation of the most famous steam turbine, the most economical in the power system, with coupled initial steam parameters of 290 at / 580 ° C / 580 ° C / 580/580 ° C, three organic steam preheaters with a total thermal capacity of 800 MW t are carried out.

В итоге суммарная тепловая мощность данного примера варианта исполнения ЭУ составит Nсум=2100+800=2900 МВт тепл.As a result, the total thermal power of this example of an embodiment of a power plant will be Nsum = 2100 + 800 = 2900 MW heat.

С учетом того, что фактический КПД нетто энергоблока с вышеуказанной паровой турбиной составляет самую высокую для современных паровых турбин величину 47%, электрическая мощность ПТУ предлагаемой ЭУ составит Nэл=2900·0,47=1363 МВт(эл).Taking into account the fact that the actual net efficiency of a power unit with the above-mentioned steam turbine is the highest for modern steam turbines, 47%, the electric power of the technical training colleges of the proposed power plant will be Nel = 2900 · 0.47 = 1363 MW (e).

За вычетом электрозатрат, требующихся от паровой турбины для работы компрессора 7 (75 МВт эл), полезная выходная электрическая мощность данного варианта исполнения предлагаемой ЭУ составит Nэлп=1363-75=1288 МВт(эл).Excluding the electric costs required by the steam turbine to operate compressor 7 (75 MW el), the useful output electric power of this embodiment of the proposed power plant will be Nelp = 1363-75 = 1288 MW (el).

В итоге эффективный электрический КПД нетто предлагаемого примера исполнения ЭУ составит 1288/2900=44,4%, что на 16,9% (относит) превосходит величину достаточно высокого эффективного КПД АЭС БН-800. При этом, например, относительная экономия всего (ядерного и органического) эквивалентного (в МДж/МВт эл) составит следующую заметную величину Эт=1-38,0/44,4=14,4%.As a result, the effective electrical net efficiency of the proposed power plant example will be 1288/2900 = 44.4%, which is 16.9% (relative) higher than the sufficiently high effective efficiency of the BN-800 NPP. At the same time, for example, the relative savings of the total (nuclear and organic) equivalent (in MJ / MW e) will be the following noticeable value Et = 1-38.0 / 44.4 = 14.4%.

При этом дополнительная электрическая мощность предлагаемой ЭУ будет равна Nдоп=1288-800=488 МВт эл., что составит 488/800=0,61=61% от номинальной электрической мощности АЭС БН-800.Moreover, the additional electric power of the proposed power plant will be Ndop = 1288-800 = 488 MW el., Which will be 488/800 = 0.61 = 61% of the nominal electric power of the BN-800 NPP.

Таким образом, полезная электрическая мощность предлагаемой ЭУ в 1288/800=1,61 раза превосходит номинальную величину электрической мощности АЭС БН-800 при той же номинальной ее паропроизводительности.Thus, the useful electric power of the proposed power plant is 1288/800 = 1.61 times the nominal value of the electric power of the BN-800 nuclear power plant at the same nominal steam capacity.

2.3 Годовой расход дополнительного органического топлива предлагаемой ЭУ при КИУМ=0,925 составит:2.3 The annual consumption of additional organic fuel of the proposed EU at KIUM = 0.925 will be:

А) по природному газу - 0,7 млрд. м3 в год;A) for natural gas - 0.7 billion m 3 per year;

Б) по мазуту 583 348 т мазута в год.B) for fuel oil 583 348 tons of fuel oil per year.

Если вместо серийного быстрого натриевого ядерного реактора БН-800 для производства такого же количества водяного перегретого пара (876 кг/с) с давлением 140 ата и температурой 490°С использовать традиционный паровой котел, работающий на органическом газообразном или жидком топливе, то экономия более дорогого (в эквивалентном энергетическом отношении), чем ядерное, органического топлива в этом случае будет составлять 1,84 млрд. м3 в год природного газа или 1 531 288 т мазута в год, то есть в 2,65 раза больше расходов аналогичного дополнительного топлива, предлагаемого по заявляемому изобретению.If instead of the serial fast sodium nuclear reactor BN-800 for the production of the same amount of water superheated steam (876 kg / s) with a pressure of 140 atm and a temperature of 490 ° C, a traditional steam boiler operating on organic gaseous or liquid fuel is used, then saving more expensive (in equivalent energy terms) than nuclear, fossil fuels in this case will be 1.84 billion m 3 per year of natural gas or 1,531,288 tons of fuel oil per year, that is, 2.65 times the cost of similar additional fuels a, proposed by the claimed invention.

2.4 По нашим данным удельные капиталовложения на сооружение АЭС с БН-800 составляют 1350 долл/кВт эл, что в принципе соответствует удельной стоимости усовершенствованных ТЭС (ТЭЦ) в США 1350-1600 долл/кВт эл (см. журнал "Теплоэнергетика", 1997г., 32, стр.76-80).2.4 According to our data, the specific capital investment for the construction of a BN-800 nuclear power plant is $ 1,350 / kW el, which in principle corresponds to the unit cost of advanced thermal power plants (TPPs) in the United States of $ 1,350-1600 / kW el (see Heat Power Engineering, 1997). , 32, p. 76-80).

По данным этого же журнала удельные капиталовложения на сооружение современных американских органических ТЭС к 2020 году составят 1150-1470 долл/кВт эл (в среднем - 1310 долл/кВт эл).According to the same magazine, the specific investment for the construction of modern American organic thermal power plants by 2020 will amount to 1150-1470 dollars / kW el (on average - 1310 dollars / kW el).

Максимальная дополнительная электрическая мощность данного примера 2-го варианта исполнения предлагаемой ЭУ составляет Nдоп=1288-800=488 МВт эл.The maximum additional electric power of this example of the 2nd embodiment of the proposed EA is Ndop = 1288-800 = 488 MW el.

Следовательно, капиталозатраты на создание альтернативной дополнительной с АЭС БН-800 органической ТЭС мощностью 488 МВт эл. составят Ктэс=1310·488000=640 млн. долл.Consequently, the capital costs for the creation of an alternative organic BES-800 additional thermal power station with a capacity of 488 MW el. will make Ktes = 1310 · 488000 = 640 million dollars.

Поэтому суммарные капиталозатраты на сооружение АЭС БН-800 и дополнительной органической ТЭС мощностью 488 МВт эл. составят Ксум=1350·800000+640000000=1,72 млрд. долл. США, а удельные капиталозатраты будут равныTherefore, the total capital expenditures for the construction of the BN-800 nuclear power plant and additional organic TPP with a capacity of 488 MW el. will be Ksum = 1350.800000 + 640000000 = 1.72 billion US dollars, and the specific capital costs will be equal

Куд=1,72 млрд. долл./1288 000 кВт = 1335 долл/кВт эл.Kood = 1.72 billion dollars / 1288 000 kW = 1335 dollars / kW el.

2.5 Вместе с тем, суть предлагаемого техрешения состоит не в известном строительстве рядом с АЭС (например, БН-800) дополнительной органической ТЭС, например, с мощностью 488 МВт эл., а лишь в усовершенствовании только паротурбинного отделения АЭС, заключающемся в следующем:2.5 At the same time, the essence of the proposed technical solution is not in the well-known construction near the NPP (for example, BN-800) of an additional organic TPP, for example, with a capacity of 488 MW el., But only in the improvement of only the steam turbine compartment of the NPP, which consists in the following:

Замена или модернизация паровой турбины для обеспечения ее работы на более экономичных, апробированных в теплоэнергетике сопряженных начальных параметрах пара;Replacement or modernization of a steam turbine to ensure its operation on more economical, coupled initial steam parameters tested in the power system;

Введение в состав паротурбинной части ЭУ многоступенчатого политропного компрессора, а также, например, трех органических пароперегревателей и котла утилизатора выхлопных газов (продуктов сгорания органического топлива). С учетом данных табл. 5 вышеуказанной статьи журнала "Теплоэнергетика" доля вышеперечисленных капитальных затрат на дополнительное оборудование составит на более 20-25% от суммарных капзатрат на сооружение АЭС БН-800, т.е. Кдоп=(0,20-0,25)·1350·800000=(216-270) млн. долл. США.The introduction of a multi-stage polytropic compressor into the steam-turbine part of the electric control unit, as well as, for example, three organic superheaters and an exhaust gas boiler (combustion products of fossil fuels). Given the data in table. 5 of the above article of the journal "Heat Power Engineering" the share of the above capital costs for additional equipment will be more than 20-25% of the total capex for the construction of the BN-800 nuclear power plant, i.e. Kdop = (0.20-0.25) · 1350 · 800000 = (216-270) million US dollars.

Тогда суммарные затраты на создание данного варианта исполнения предлагаемой ЭУ мощностью 1288 МВт эл составят:Then the total cost of creating this embodiment of the proposed power plant with a capacity of 1288 MW e will be:

Ккаэс=(1,20-1,25)·1350·800000=(1,3-1,35) млрд. долл. США, а удельные капиталозатраты при этом составятKkaes = (1.20-1.25) · 1350 · 800000 = (1.3-1.35) billion US dollars, and the specific capital costs will be

Кудкаэс=(1,3-1,35) млрд. долл./1288000 кВт = (1009-1048)долл/кВт эл, что будет в среднем составлять 76% от удельных капиталозатрат на сооружение АЭС БН-800 или 79% от удельных капитальных затрат на сооружение современных американских органических ТЭС.Kudkaes = (1.3-1.35) billion dollars / 1288000 kW = (1009-1048) dollars / kW el, which will average 76% of the specific capital costs for the construction of the BN-800 NPP or 79% of the specific capital costs for the construction of modern American organic thermal power plants.

Отсюда следует, что в денежном выражении экономия капитальных затрат на создание данного варианта исполнения предлагаемой ЭУ с суммарной мощностью 1288 МВт эл составит по сравнению с известным сооружением дополнительной органической ТЭС мощностью 488 МВт эл следующую величинуIt follows that, in monetary terms, the savings in capital costs for the creation of this embodiment of the proposed power plant with a total capacity of 1288 MW el will be the following amount compared to the well-known construction of an additional organic TPP with a capacity of 488 MW el

Экаэс=Кс-Ккаэс=1,72-(1,3-1,35)=(0,370-0,420) млрд. долл. США= (370-420) млн. долл. США.Ekaes = Ks-Kkaes = 1.72- (1.3-1.35) = (0.370-0.420) billion US dollars = (370-420) million US dollars.

ВАРИАНТ 2OPTION 2

Данный вариант исполнения предлагаемой атомной паротурбинной энергетической установки (см. фиг.3, 2) предпочтителен для теплоэлектроцентралей, обеспечивающих широкий круг потребителей электрической и тепловой энергией.This embodiment of the proposed atomic steam turbine power plant (see figure 3, 2) is preferable for cogeneration plants providing a wide range of consumers of electric and thermal energy.

Как уже указывалось, с целью экономии работы сжатия парового компрессора, топливо ядерного реактора 3, например, водо-водяного типа ВВЭР-1000, используется в данной ЭУ в первую очередь для энергоемкого (1517 кДж/кг при 284°С 65 ата) парообразования (то есть превращения воды в пар) рабочего тела паротурбинной части энергоустановки с максимально достижимыми для номинальных параметров реактора давлением и температурой пара, выходящего из парогенераторов 4 (или из одноконтурного водо-водяного реактора) реакторной установки (см., например, точку "а" на диаграмме фиг.2). В это же время для вращения политропного многоступенчатого компрессора 7 запускают в действие газотурбинную установку (ГТУ) 37, для чего предварительно электрогенератором 38, работающим в этот период пусковым электродвигателем, приводят во вращение политропный паровой компрессор 7, а также компрессор 40 ГТУ и газовую турбину 47 энергоустановки. При этом компрессор 40 ГТУ 37 начинает засасывать окислитель горения - атмосферный воздух и подавать его через открытое запорное устройство 46 в камеру сгорания 44, куда одновременно через запорно-регулирующее устройство 45 из источника органического топлива начинают подавать в камеру сгорания 44 газообразное или жидкое органическое топливо, которое загорается.As already indicated, in order to save the work of compressing a steam compressor, the fuel of a nuclear reactor 3, for example, a water-water type VVER-1000, is used in this EA primarily for energy-intensive (1517 kJ / kg at 284 ° C 65 ata) steam generation ( that is, the conversion of water into steam) of the working fluid of the steam-turbine part of the power plant with the maximum pressure and temperature of the steam leaving the steam generators 4 (or from a single-circuit water-water reactor) of the reactor installation (see, for example, point “a” on2 iagramme). At the same time, to rotate the polytropic multi-stage compressor 7, a gas turbine unit (GTU) 37 is launched, for which a polytropic steam compressor 7, as well as a gas turbine compressor 40 and a gas turbine 47, are rotated by an electric generator 38 operating during this period with a starting electric motor. power plants. In this case, the compressor 40 of the gas turbine 37 starts to suck up the combustion oxidizer - atmospheric air and feed it through the open shut-off device 46 into the combustion chamber 44, where simultaneously through the shut-off-regulating device 45 from the source of fossil fuels, gaseous or liquid fossil fuel starts to be supplied to the combustion chamber 44, which lights up.

В результате температура сжатого газообразного рабочего тела ГТУ 37 существенно повышается в камере сгорания 44 до температуры 1250°С и это рабочее тело подается для совершения работы в газовую турбину 47 ГТУ 37 и при этом электрогенератор 38 переходит в нормальный режим производства электроэнергии за вычетом механической работы, затрачиваемой на вращение политропного парового компрессора 7. При работе ядерного реактора 3 запорное устройство 6 открыто, а запорные устройства 13 и 14 закрыты. В результате под действием работы охлаждаемого питательной водой в теплообменниках 35, 36 компрессора 7 вышедший из парогенераторов 4 водяной пар, например, с давлением 65 ата и температурой 290°С политропно сжимается до необходимого высокого давления, например, до 240 ата (см. линию "а-b" на диаграмме фиг.2).As a result, the temperature of the compressed gaseous working fluid of the gas turbine 37 increases significantly in the combustion chamber 44 to a temperature of 1250 ° C and this working fluid is fed to the gas turbine 47 of the gas turbine 37 and the generator 38 goes into normal power generation mode minus the mechanical work, spent on the rotation of the polytropic steam compressor 7. When operating a nuclear reactor 3, the shut-off device 6 is open, and the shut-off devices 13 and 14 are closed. As a result, under the action of the compressor 7 cooled by the feed water in the heat exchangers 35, 36, water vapor exiting the steam generators 4, for example, with a pressure of 65 atm and a temperature of 290 ° C is compressed polytropically to the required high pressure, for example, to 240 ata (see line " a-b "in the diagram of figure 2).

Далее сжатый водяной пар направляется в обогреваемую сторону первого пароперегревателя 16, где за счет тепла горения газообразного или жидкого органического топлива в смеси с атмосферным воздухом подогревается до температуры, соответствующей более высоким и потому экономичным сопряженным начальным параметрам (например, до 540°С при 240 ата, см. линию "b-с" на диаграмме фиг.2). Из обогреваемой стороны пароперегревателя 16 высокотемпературный сжатый водяной пар поступает для совершения работы в цилиндр высокого давления (ЦВД) 8 паровой турбины, где в результате потери части своей внутренней энергии расширяется (например, до 40 ата) и охлаждается, например, до 330°С (см. линию "c-d" на диаграмме фиг.2).Next, the compressed water vapor is directed to the heated side of the first superheater 16, where, due to the heat of combustion of a gaseous or liquid organic fuel mixed with atmospheric air, it is heated to a temperature corresponding to higher and therefore economical conjugate initial parameters (for example, to 540 ° C at 240 at , see line "b-c" in the diagram of figure 2). From the heated side of the superheater 16, high-temperature compressed water vapor is supplied to the high pressure cylinder (CVP) 8 of the steam turbine, where as a result of the loss of part of its internal energy it expands (for example, to 40 ata) and cools, for example, to 330 ° C ( see the line "cd" in the diagram of figure 2).

После выхода отработавшего пара из ЦВД 8 данный водяной пар поступает для промежуточного перегрева в обогреваемую сторону второго пароперегревателя 15, в котором за счет тепла горения газообразного или жидкого органического топлива подогревается при давлении 40 ата опять до сопряженной этому промежуточному давлению температуры - 540°С (см. линию "d-e" на диаграмме фиг.2).After the exhaust steam exits from CVP 8, this water vapor is supplied for intermediate overheating to the heated side of the second superheater 15, in which, due to the heat of combustion of gaseous or liquid organic fuel, it is heated at a pressure of 40 atm again to a temperature of 540 ° С conjugated to this intermediate pressure (cm line "de" in the diagram of figure 2).

Образующийся в конденсаторе 23 водяной конденсат забирается оттуда конденсатным насосом 24 и затем направляется в обогреваемые стороны поверхностных регенеративных подогревателей низкого давления питательной воды (ПНД) 25, 26, откуда подогретая питательная вода поступает в деаэратор 29. При этом в ПНД 25, 26 питательная вода подогревается теплом уже произведшими в ЦСД 9 турбины электроэнергию частичными отборами пара, конденсат которого под действием перепада давлений поступает в водяную полость конденсатора 23.The water condensate formed in the condenser 23 is taken from there by a condensate pump 24 and then sent to the heated sides of the surface regenerative low-pressure feed water heaters (PND) 25, 26, from where the heated feed water enters the deaerator 29. In this case, the feed water is heated in the PND 25, 26 partial heat of steam that has already produced electricity in the central turbine generator 9 of the turbine, the condensate of which, under the influence of a differential pressure, enters the water cavity of the condenser 23.

Кроме того, для экономичного получения тепловой энергии отборы пара из ЦСД 9 аналогично подогревают сетевую воду теплоснабжения в сетевых теплообменниках 32 и 33, через обогреваемые стороны которых воду прокачивает сетевой насос 34. Из питательного бака деаэратора 29 питательная вода забирается питательным насосом 30 и сжимается при этом до максимального давления, обеспечивающего ее превращение в пар в парогенераторах 4. Далее через регулирующий мощность энергоустановки питательный клапан 31 сжатая вода в отопительный сезон может направляться в парогенераторы 4 мимо закрытого запорного устройства 52 по байпасному трубопроводу 53 через открытое запорное устройство 54 и через обогреваемую сторону экономайзерного подогревателя 55, в греющую сторону которого подают для горения через запорно-регулирующее устройство 56 газообразное или жидкое органическое топливо. При этом запорные устройства 52 и 57 закрыты и поэтому через открытые запорные устройства 58 и 59 сетевым насосом 60 в обогреваемые стороны ПВД 27 и 28 направляют сетевую воду теплоснабжения, которая за счет тепла отработанного в ЦСД 9 пара паровой турбины обеспечивает теплом потребителей. За счет такого комбинированного, а не раздельного производства электрической и тепловой энергии удельная экономия условного топлива составит 35-40 кг/МВт·ч дополнительной тепловой энергии теплоснабжения.In addition, in order to obtain heat energy economically, the steam withdrawals from the DSP 9 similarly heat the heating water network in the network heat exchangers 32 and 33, through which the water pump 34 pumps water through the heated sides. From the deaerator feed tank 29, the feed water is drawn in by the feed pump 30 and is compressed to the maximum pressure that ensures its conversion into steam in steam generators 4. Further, through the power control unit of the power plant, the supply valve 31 can pressurized water in the heating season Xia in steam generators 4 closed by the locking device 52 to the bypass conduit 53 through the open shut-off device 54 and through the heated side of the economizer preheater 55, to the heating side of which is supplied for combustion through the shut-off control device 56 the gaseous or liquid organic fuel. At the same time, the shut-off devices 52 and 57 are closed and therefore, through the open shut-off devices 58 and 59 by the network pump 60, heat supply water is directed to the heated sides of the LDPE 27 and 28, which supplies the steam of the steam turbine with the heat of the steam generated in the DSS 9 and provides consumers with heat. Due to such combined, rather than separate production of electric and thermal energy, the specific saving of equivalent fuel will amount to 35-40 kg / MW · h of additional heat energy for heat supply.

В неотопительный сезон работы теплоэлектроцентрали запорные устройства 54, 56, 58 и 59 закрывают, а запорные устройства 52 и 57 открывают, в результате чего питательную воду направляют в парогенераторы 4 энергоустановки через обогреваемые паром стороны ПВД 27 и 28 по штатной схеме при выключенном экономайзерном подогревателе 55.In the non-heating season of operation of the cogeneration plant, the shut-off devices 54, 56, 58 and 59 are closed, and the shut-off devices 52 and 57 are opened, as a result of which feed water is sent to the steam generators 4 of the power plants through the steam-heated sides of the LDPE 27 and 28 according to the standard scheme with the economizer heater 55 turned off .

Для экономичной утилизации тепла газообразных пароперегревателей 15, 16, а также экономайзерного подогревателя 55 выходы указанных газов из греющих сторон пароперегревателей 15, 16 и подогревателя 55 направляют в греющую сторону котла-утилизатора 19. В результате циркулирующая по трубной системе 20 обогреваемой стороны котла-утилизатора сетевая вода воспринимает тепло высокотемпературных продуктов сгорания и с помощью насоса 21 и запорно-регулирующего устройства 22 передает полученную тепловую энергию потребителю.For economical heat recovery of gaseous superheaters 15, 16, as well as an economizer heater 55, the outflows of these gases from the heating sides of the superheaters 15, 16 and heater 55 are directed to the heating side of the recovery boiler 19. As a result, the network circulating through the pipe system 20 of the heated side of the recovery boiler is water takes in the heat of high-temperature combustion products and, with the help of a pump 21 and a shut-off and control device 22, transfers the received heat energy to the consumer.

Кроме того, теплообменник-рекуператор 42 ГТУ 37 экономично обеспечивает в отопительный сезон энергоустановку заметным количеством дополнительной тепловой энергии следующим образом. В период эксплуатации ЭУ в режиме с максимальной выдачей тепловой энергии в отопительный сезон или во время, например, отключения сцепной муфтой 39 вала ГТУ 37 от вала парового компрессора 7 при остановке (например, при перегрузке а.з.) реактора сжатое компрессором 40 рабочее тело ГТУ направляют при закрытых запорных устройствах 41 и 43 через открытое запорное устройство 46 в камеру сгорания 44 ГТУ, мощность которой увеличивают соответственно расширившемуся диапазону температур (энтальпий) нагреваемого рабочего тела ГТУ 37. При этом обогреваемую сторону теплообменника-рекуператора 42 подключают через открытые запорные устройства 48 и 49 и насос 50 к отбору теплоты от выхлопных газов потребителю.In addition, the heat exchanger-recuperator 42 GTU 37 economically provides during the heating season a power plant with a noticeable amount of additional thermal energy as follows. During the operation of the EA in the mode with the maximum release of thermal energy during the heating season or during, for example, disconnection of the GTU shaft 37 from the shaft of the steam compressor 7 by the coupling sleeve 39 when the reactor is stopped (for example, when the overload is overloaded), the working fluid compressed by the compressor 40 GTU is sent with closed shut-off devices 41 and 43 through an open shut-off device 46 to the GTU combustion chamber 44, the power of which is increased correspondingly to the expanded temperature range (enthalpies) of the heated GTU 37 working fluid. thoron-recuperator heat exchanger 42 is connected through open shut-off devices 48 and 49 and pump 50 to the heat from exhaust gases selection consumer.

В период эксплуатации установки в режиме с минимальной выдачей потребителю тепловой энергии или во время отключения соединительной муфтой 39 вала ГТУ 37 от вала парового компрессора 7 сжатое компрессором 40 рабочее тело ГТУ 37 при закрытых запорных устройствах 46, 48, 49 и открытых запорных устройствах 41 и 43 пропускают в качестве обогреваемой среды через греющую сторону теплообменника-рекуператора 42, а тепловую мощность установленной за компрессором 40 камеры сгорания 44 уменьшают в соответствии с сократившимся диапазоном температур нагреваемого рабочего тела ГТУ 37.During operation of the installation in the mode with minimal heat energy to the consumer or during disconnection of the GTU shaft 37 from the steam compressor shaft 7 by the coupling sleeve 7 of the GTU 37 working body compressed by compressor 40 with closed shut-off devices 46, 48, 49 and open shut-off devices 41 and 43 pass as a heated medium through the heating side of the heat exchanger-recuperator 42, and the heat capacity of the combustion chamber 44 installed behind the compressor 40 is reduced in accordance with the reduced temperature range th working fluid GTU 37.

В результате вышеуказанной рекуперации тепла в цикле ГТУ электрический КПД ГТУ 37 и вместе с ним и электрический КПД всей энергетической установки в этот период времени соответственно возрастут.As a result of the above heat recovery in the GTU cycle, the electric efficiency of the gas turbine 37 and with it the electric efficiency of the entire power plant will increase accordingly during this period of time.

Положительной особенностью данного варианта исполнения ЭУ (как и первого варианта) является то, что основная (свыше 100% тепл. мощности реактора) электрическая мощность энергоустановки регулируется не за счет изменения мощности реактора, а главным образом, за счет изменения расхода газообразного или жидкого органического топлива, подаваемого в пароперегреватели 15, 16, подогреватель 55 и в камеру сгорания 44 ГТУ 37.A positive feature of this version of the EA (as well as the first version) is that the main (over 100% heat. Reactor power) electric power of the power plant is regulated not by changing the reactor power, but mainly by changing the flow rate of gaseous or liquid organic fuel supplied to the superheaters 15, 16, the heater 55 and the combustion chamber 44 of the gas turbine 37.

Предлагаемый второй вариант исполнения заявляемого изобретения обладает высокой надежностью с точки зрения обеспечения непрерывности производства в той или иной количественной степени электрической и тепловой энергии предлагаемой энергоустановки в следующих возможных случаях эксплуатации ЭУ:The proposed second embodiment of the claimed invention is highly reliable from the point of view of ensuring the continuity of production to one degree or another of the electric and thermal energy of the proposed power plant in the following possible cases of operation of electric power plants:

В периоды прекращения подачи органического топлива в пароперегреватели 15, 16 запорные устройства 6 и 14 закрываются, а запорное устройство 13 открывается. Тогда вышедший из парогенераторов 4 реакторной установки 1 водяной пар относительно низких параметров (например, 65 ата и 290°С) непосредственно поступает, минуя компрессор 7 и ЦВД 8, в ЦСД 9 и далее в ЦНД 10 паровой турбины. При этом для снижения лишних механических потерь сцепная муфта 12 разъединяет валы остановленного ЦВД 8 и ЦСД 9 и ЦНД 10, вращающих электрогенератор 11 (см. линию "a-f" на диаграмме фиг.2).During periods of cessation of the supply of organic fuel to the superheaters 15, 16, the locking devices 6 and 14 are closed, and the locking device 13 is opened. Then, water vapor of relatively low parameters (for example, 65 ata and 290 ° C) coming out of the steam generators 4 of the reactor unit 1 directly enters, bypassing the compressor 7 and CVP 8, to the central cylinder 9 and then to the central cylinder 10 of the steam turbine. In this case, to reduce unnecessary mechanical losses, the clutch 12 separates the shafts of the stopped CVP 8 and the central cylinder 9 and the central cylinder 10, which rotate the generator 11 (see line "a-f" in the diagram of figure 2).

Также обеспечивается возможность производства несколько большего количества электрической и тепловой энергии в периоды, например, остановки политропного парового компрессора 7 и/или ЦВД 8. В этом случае запорные устройства 6 и 13 закрываются, а запорное устройство 14 открывается. Тогда вышедший из парогенераторов 4 пар с давлением 65 ата и температурой 290°С может быть догрет в пароперегревателе 15 до сопряженной давлению 65 ата температуры 450°С и затем поступить для совершения более экономичной работы в ЦСД 9 ЦНД 10 паровой турбины (см. линию, "a-h-f" на диаграмме фиг.2). При этом, как и в 1-м варианте исполнения ЭУ, для снижения лишних механических потерь необходимо, чтобы сцепная муфта 12 отсоединила вал стоящего ЦВД 8 от вала ЦСД 9, вращающего вместе с ЦНД 10 электрогенератор 11.It is also possible to produce a slightly larger amount of electric and thermal energy during periods, for example, shutdown of a polytropic steam compressor 7 and / or CVP 8. In this case, the shut-off devices 6 and 13 are closed and the shut-off device 14 is opened. Then 4 pairs leaving the steam generators with a pressure of 65 atm and a temperature of 290 ° C can be heated in a superheater 15 to a temperature of 450 ° C conjugated to a pressure of 65 ata and then act to perform more economical operation in the central cylinder 9 of the central pressure cylinder 10 of the steam turbine (see line, “ahf” in the diagram of FIG. 2). At the same time, as in the 1st version of the EU version, in order to reduce unnecessary mechanical losses, it is necessary that the coupling 12 disconnect the shaft of the standing CVP 8 from the shaft of the DSM 9, which rotates the electric generator 11 together with the central pressure cylinder 10.

Данный вариант исполнения предлагаемой ЭУ обеспечивает возможность производства заметного количества электрической и тепловой энергии даже в периоды остановки ядерного реактора 3 (например, во время его перегрузки) и/или во время плановой или другой остановки паровой турбины энергоустановки, а также например, во время аварийного обесточивания циркуляционных насосов 1-го контура РУ.This embodiment of the proposed EA provides the possibility of producing a noticeable amount of electrical and thermal energy even during periods of shutdown of a nuclear reactor 3 (for example, during its overload) and / or during a scheduled or other shutdown of a steam turbine of a power plant, as well as, for example, during emergency blackout circulation pumps of the 1st circuit of the switchgear.

Указанная возможность производства электрической и тепловой энергии обеспечивается за счет вышеописанной работы ГТУ 37, вращающей дополнительный электрогенератор 38 и вырабатывающей тепло через теплообменник-рекуператор 42. При этом для снижения лишних механических потерь сцепная муфта 39 отсоединила вал стоящего политропного компрессора 7 от вала работающей ГТУ 37.The indicated possibility of generating electric and thermal energy is provided due to the above-mentioned work of the gas turbine 37, which rotates the additional electric generator 38 and generates heat through the heat exchanger-recuperator 42. In this case, the coupling sleeve 39 disconnected the shaft of the standing polytropic compressor 7 from the shaft of the working gas turbine 37.

Количественная оценка вышеописанной работы варианта 2 исполнения предлагаемой энергоустановкиQuantitative assessment of the above work option 2 execution of the proposed power plant

В результате проведенных проектных проработок на первом этапе были созданы три типоразмера блочных реакторных установок на базе освоенной отечественной технологии судовых блочных реакторов. А именно:As a result of the design studies carried out at the first stage, three types of block reactor units were created on the basis of the mastered domestic technology of ship block reactors. Namely:

Три типоразмера реакторных установок с тепловой мощностью 310, 460 и 735 МВт тепл, обеспечивающих паром с высокими сопряженными начальными параметрами пять различных серийных паротурбинных установок: Т-180/210-12,8; К-210-12,8-3(6); К-310-23,5-3; Т-250/300-23; К-500-17,7 (см., например, книгу "Паровые турбины", А.В.Щегляев, М., Энергоатомиздат, 1993 г., кн.1, стр.74-98). При этом в отопительный сезон обеспечивается производство электрической и тепловой энергии в достаточно широком для заказчика диапазоне мощностей от 190 до 534 МВт эл. и от 180 до 500 (585) Гкал/ч.Three standard sizes of reactor units with a thermal power of 310, 460 and 735 MW heat, providing steam with high conjugate initial parameters to five different serial steam turbine plants: T-180 / 210-12.8; K-210-12.8-3 (6); K-310-23.5-3; T-250 / 300-23; K-500-17.7 (see, for example, the book "Steam Turbines", A.V. Scheglyaev, M., Energoatomizdat, 1993, book 1, pp. 74-98). Moreover, during the heating season, the production of electric and thermal energy is ensured in a range of capacities wide enough for the customer from 190 to 534 MW el. and from 180 to 500 (585) Gcal / h.

Для сравнения с вышеупомянутыми вариантами АТЭЦ ниже в таблице приведены технико-экономические показатели проекта традиционной атомной теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), работающей только с водо-водяным двухконтурным ядерным реактором Р-800 с тепловой мощностью 800 МВт.For comparison with the aforementioned APEC options, the table below shows the technical and economic indicators of the design of a traditional atomic heat and power plant (ATEC) operating only with a water-cooled dual-loop nuclear reactor R-800 with a thermal capacity of 800 MW.

Меньшие по сравнению с РУ АТЭЦ Р-800 поперечные габариты реакторных блоков предлагаемых комбинированных АТЭЦ I-V обеспечивают возможность выполнения заводской ( а не монтажной, при строительстве АТЭЦ) сварки главных патрубков "труба в трубе" блоков РУ (с наружным диаметром 640-960 мм) и общей термообработки в заводской печи, после чего реакторные блоки корпусов в сборе транспортируются на стройплощадку АТЭЦ надводным и автомобильным транспортом. Указанное преимущество (в дополнение к стальному страховочному корпусу РУ, что особенно важно для теплоэлектроцентрали, располагаемой в непосредственной близости от больших жилых массивов) обеспечит эквивалентность швов главных патрубков остальным корпусным сварным швам реактора, ПГ и т.д., что исключит рассмотрение гипотетического разрыва главных патрубков РУ полным сечением. При этом положительной особенностью предлагаемых блоков корпусов РУ является то, что периферийные двойные блоки корпусов ПГ-ГЦН АТЭЦ I-V унифицированы. Отмечаем также, что в основном регулирование мощности предлагаемых АТЭЦ сверх номинальной мощности их реакторов осуществляется соответствующими изменениями энергозатрат органического топлива только в паровой части термодинамического цикла работы ПТЧ ЭУ.The smaller transverse dimensions of the reactor units of the proposed combined ATEC IV compared with the ATEC R-800 reactor make it possible to carry out the factory (and not installation, during the construction of the ATEC) welding of the main pipe-in-tube nozzles of the reactor units (with an outer diameter of 640-960 mm) and general heat treatment in the factory furnace, after which the assembled reactor blocks of the hulls are transported to the ATEC construction site by surface and road transport. The indicated advantage (in addition to the steel safety case of the switchgear, which is especially important for the cogeneration plant located in the immediate vicinity of large residential areas) will ensure the equivalence of the welds of the main nozzles to the rest of the welded joints of the reactor, steam generator, etc., which will exclude the consideration of the hypothetical gap of the main branch pipes RU full section. At the same time, the positive feature of the proposed RU housing blocks is that the peripheral double housing blocks of the PG-GTsN ATEC I-V are unified. We also note that basically the power regulation of the proposed nuclear power plants in excess of the rated power of their reactors is carried out by the corresponding changes in the energy consumption of fossil fuels only in the steam part of the thermodynamic cycle of the operation of the PMT EI.

Отсутствие или сведение к минимуму мощностных и температурных переходов реакторов предлагаемых АТЭЦ, а также использование компактных отработанных конструкторских и технологических решений (серийные ГЦН на базе судовых 360СП ЩК-650Б-3, а также серийные ПТУ и ГТУ), вплоть до использования относительно небольшого (диаметром 7,0-8,5 м) стального страховочного корпуса должно существенно снизить вероятность и уменьшить масштабы аварий и, следовательно, заметно повысить ядерную и радиационную безопасность АТЭЦ при эксплуатации. Используемые для предлагаемых комбинированных АТЭЦ отечественные серийные ГТУ представлены, например, в журнале "Теплоэнергетика", 1992 г., №9, стр.2-6.The absence or minimization of power and temperature transitions of reactors proposed by the ATEC, as well as the use of compact proven design and technological solutions (serial MCPs based on shipboard 360SP ЩК-650Б-3, as well as serial PTUs and gas turbines), up to using relatively small (diameter 7.0-8.5 m) of the steel safety case should significantly reduce the likelihood and reduce the scale of accidents and, therefore, significantly increase the nuclear and radiation safety of the nuclear power station during operation. The domestic serial gas turbines used for the proposed combined nuclear power plants are presented, for example, in the journal "Heat Power Engineering", 1992, No. 9, pp. 2-6.

Итак, основные технико-экономические показатели пяти вариантов предлагаемых по 2-му варианту исполнения комбинированных АТЭЦ I-V в сравнении с традиционной двухконтурной водо-водяной АТЭЦ Р-800 приведены в нижеследующей таблице.So, the main technical and economic indicators of the five options offered by the 2nd embodiment of combined ATECs I-V in comparison with the traditional dual-circuit water-water ATEC R-800 are given in the table below.

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

Из вышеизложенных данных можно сделать следующие основные выводы:From the above data, the following main conclusions can be drawn:

1. По варианту 1 исполнения предлагаемых ЭУ, используемых, преимущественно, для электростанций.1. According to option 1, the proposed power plants are used mainly for power plants.

1.1 По сравнению с традиционными водо-водяными АЭС типа ВВЭР-1000 эффективный электрический КПД предлагаемых энергоустановок возрастает на 5,3-6,7% (относит.), а номинальная электрическая мощность ЭУ, включающих ту же реакторную установку с номинальной паропроизводительностью, возрастает в 1,70-1,92 раза.1.1 Compared to traditional water-cooled NPPs of the VVER-1000 type, the effective electric efficiency of the proposed power plants increases by 5.3-6.7% (relative), and the rated electric power of the electric power plants, including the same reactor unit with nominal steam capacity, increases by 1.70-1.92 times.

1.2 По сравнению с известной натриевой АЭС БН -800 эффективный электрический КПД предлагаемых энергоустановок возрастает на 16,9% (относит.), а номинальная электрическая мощность ЭУ, включающей ту же реакторную установку с номинальной паропроизводительностью, возрастает в 1,61 раза.1.2 Compared to the well-known sodium BN-800 NPP, the effective electric efficiency of the proposed power plants increases by 16.9% (rel.), And the nominal electric power of a power plant, including the same reactor with a nominal steam capacity, increases by 1.61 times.

2. По варианту 2 исполнения предлагаемых ЭУ, используемых, преимущественно, для теплоэлектроцентралей2. According to option 2, the proposed power plants are used mainly for combined heat and power plants

2.1 По сравнению с традиционными АТЭЦ с водо-водяными ядерными реакторами электрический КПД предлагаемых комбинированных АТЭЦ увеличивается в отопительный сезон с 25% до 27-31%, что практически соответствует величине электрического КПД в отопительный сезон современных чисто органических паротурбинных ТЭЦ, работающих на повышенных сопряженных начальных параметрах пара (см., например, журнал "Теплоэнергетика", №9, 1992 г., стр.4).2.1 Compared with traditional nuclear power plants with water-cooled nuclear reactors, the electrical efficiency of the proposed combined nuclear power plants increases in the heating season from 25% to 27-31%, which practically corresponds to the electrical efficiency in the heating season of modern purely organic steam turbine thermal power plants operating at higher conjugate steam parameters (see, for example, the journal "Heat Power Engineering", No. 9, 1992, p. 4).

2.2 Предлагаемые ЭУ обеспечивают существенное (в 2,6 раза) увеличение производства электрической энергии по сравнению с традиционными АТЭЦ, включающими водо-водяной ядерный реактор такой же тепловой мощности.2.2 The proposed power plants provide a significant (2.6-fold) increase in the production of electric energy in comparison with traditional nuclear power plants, which include a water-water nuclear reactor of the same thermal capacity.

2.3 Экономия в отопительный сезон всего (ядерного и органического) эквивалентного (в МДж/кВт эл) топлива составляет от 6,7% до 17,8% по сравнению с традиционной АТЭЦ Р-800.2.3 The saving in the heating season of all (nuclear and organic) equivalent (in MJ / kW el) fuel is from 6.7% to 17.8% compared with the traditional R-800 ATEC.

2.4 Удельное количество электроэнергии в МВт эл., производимой предлагаемыми АТЭЦ в отопительный сезон от одного МВт тепл. РУ, превосходит аналогичный показатель традиционных АТЭЦ с легководными ядерными реакторами в 2,36-3,00 раза.2.4 The specific amount of electricity in MW el. Produced by the proposed APEC in the heating season from one MW heat. RU exceeds the same indicator of traditional nuclear power plants with light-water nuclear reactors by 2.36-3.00 times.

2.5 Удельное количество тепловой энергии в Гкал/ч, производимой предлагаемыми АТЭЦ в отопительный сезон от одного МВт тепл. РУ, превосходит аналогичный показатель традиционной АТЭЦ с легководными ядерными реакторами в 1,1-2,6 раза.2.5 The specific amount of thermal energy in Gcal / h produced by the proposed ATEC during the heating season from one MW of heat. RU exceeds the same indicator of a traditional nuclear power plant with light-water nuclear reactors by 1.1-2.6 times.

3. Все предлагаемые энергоустановки имеют существенно меньшие удельные капитальные затраты на их сооружение (см. п.п.1.5 и 2.5 описания, а также п.15 таблицы) по сравнению с традиционными АЭС и АТЭЦ и соответственно меньшие себестоимости производства электрической и тепловой энергии.3. All proposed power plants have significantly lower specific capital costs for their construction (see paragraphs 1.5 and 2.5 of the description, as well as paragraph 15 of the table) compared to traditional nuclear power plants and nuclear power plants and, accordingly, lower costs for the production of electric and thermal energy.

Вышеперечисленные производственные и экономические показатели реализации заявляемого технического решения позволяют сделать вывод о его достаточно высокой конкурентоспособности по сравнению с известными аналогами.The above production and economic indicators of the implementation of the proposed technical solution allow us to conclude that it is quite competitive in comparison with well-known analogues.

Claims (6)

1. Способ эксплуатации атомной паротурбинной энергетической установки, по которому в реакторной установке за счет тепла ядерного топлива сжатую питательным насосом воду превращают в парогенераторе в носитель тепловой энергии - водяной пар, который впоследствии подогревают в, по меньшей мере, одном пароперегревателе, в греющую сторону которого подают для горения преимущественно газообразное или жидкое органическое топливо, а также окислитель в виде, например, атмосферного воздуха, а затем перегретый пар сопряженных параметров направляют для совершения работы во вращающую электрогенератор паровую турбину установки, снабженную, в том числе, поверхностными регенеративными подогревателями питательной воды, которую получают в конденсаторе паротурбинной части (ПТЧ) установки, отличающийся тем, что вышедший из парогенератора реакторной установки водяной пар сжимают до более высокого давления в, по меньшей мере, одном, например многоступенчатом, компрессоре преимущественно с промежуточным охлаждением его ступеней питательной водой установки.1. A method of operating an atomic steam-turbine power plant, in which the water compressed by a feed pump is converted into a carrier of thermal energy — steam, which is subsequently heated in at least one superheater, to the heating side of which in the reactor installation due to the heat of nuclear fuel mainly gaseous or liquid fossil fuels are supplied for combustion, as well as an oxidizing agent in the form of, for example, atmospheric air, and then superheated steam of the associated direction parameters t for commissioning a steam turbine of the installation equipped with, among other things, surface regenerative heaters of feed water, which is obtained in the condenser of the steam turbine part (PTC) of the installation, to perform work in the rotary electric generator, characterized in that the steam coming from the steam generator of the reactor installation is compressed to a higher pressure in at least one, for example, multi-stage, compressor, mainly with intermediate cooling of its stages by the feed water of the installation. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработавший в цилиндре высокого давления (ЦВД) паровой турбины водяной пар подогревают в обогреваемой стороне, по меньшей мере, одного пароперегревателя, в греющую сторону которого подают для горения преимущественно газообразное или жидкое органическое топливо, а также окислитель в виде атмосферного воздуха, после чего вторично перегретый водяной пар направляют далее по штатному тракту цилиндров паровой турбины энергоустановки.2. The method according to claim 1, characterized in that the spent steam in the high pressure cylinder (CVP) of the steam turbine is heated in the heated side of at least one superheater, in the heating side of which mainly gaseous or liquid organic fuel is fed for combustion, and also an oxidizing agent in the form of atmospheric air, after which the secondarily superheated water vapor is sent further along the standard path of the cylinders of the steam turbine of the power plant. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что питательную воду до входа в парогенератор сжимают питательным насосом до максимального давления, которое при номинальных термодинамических параметрах греющего теплоносителя обеспечивает в обогреваемых сторонах парогенератора установки превращение воды в пар, в результате чего, в совокупности с последующим сжатием компрессором полученного пара и его дополнительным подогревом, в одном или двух промежуточных пароперегревателя паровой турбины получают более высокие сопряженные начальные параметры пара, которые обеспечивают более экономичную работу паротурбинной установки и энергоустановки в целом.3. The method according to claim 1, characterized in that the feed water is compressed by the feed pump to the maximum pressure before entering the steam generator, which, at nominal thermodynamic parameters of the heating coolant, provides water to steam in the heated sides of the steam generator of the installation, as a result of which, together with subsequent compression of the resulting steam by the compressor and its additional heating, in one or two intermediate steam superheater of the steam turbine get higher conjugate initial parameters steam, which provide more economical operation of the steam turbine unit and the power plant as a whole. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что компрессор сжатия водяного пара вращают паровой турбиной энергоустановки или вращающей второй электрогенератор дополнительной газотурбинной энергетической установкой (ГТУ), камера сгорания которой работает на органическом топливе, а выхлопные газы газовой турбины направляют в греющую сторону теплообменника-рекуператора, обеспечивающего в отопительный сезон потребителя горячей водой или паром из обогреваемой стороны теплообменника-рекуператора.4. The method according to claim 1, characterized in that the water-vapor compression compressor is rotated by a steam turbine of a power plant or a second gas turbine power plant (GTU) rotating a second electric generator, the combustion chamber of which runs on organic fuel, and the exhaust gases of a gas turbine are directed to the heating side of the heat exchanger - a recuperator that provides the consumer with hot water or steam from the heated side of the heat exchanger-recuperator during the heating season. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в периоды остановки (например, при плановой перегрузке ядерного топлива) ядерного реактора и/или остановки паротурбинной части установки электрическую и, при необходимости, тепловую энергию производят за счет работы газотурбинной энергетической установки (ГТУ), вал которой преимущественно отсоединяют при этом от вала компрессора сжатия водяного пара.5. The method according to claim 4, characterized in that during periods of shutdown (for example, during scheduled reloading of nuclear fuel) of the nuclear reactor and / or shutdown of the steam turbine part of the installation, electrical and, if necessary, thermal energy is produced due to the operation of the gas turbine power plant (GTU) ), the shaft of which is mainly disconnected from the shaft of the compressor for compressing water vapor. 6. Атомная паротурбинная энергетическая установка, включающая реакторную установку, производящую носитель тепловой энергии - водяной пар (рабочее тело ПТЧ установки), а также соединенную трубопроводами с реакторной установкой по пару и питательной воде паротурбинную установку, включающую обогреваемую сторону парогенератора, обогреваемую сторону, по меньшей мере, одного пароперегревателя водяного пара, греющая сторона которого соединена через запорно-регулирующие устройства с источником газообразного или жидкого органического топлива, а также, например, через газодувку с атмосферным воздухом для горения топлива, паровую турбину, приводящую в действие электрогенератор, конденсатор, конденсатный насос, деаэратор, питательный насос, а также, преимущественно, поверхностные регенеративные подогреватели питательной воды, отличающаяся тем, что выход водяного пара из обогреваемой стороны парогенератора РУ соединен через запорные устройства одновременно со входом пара в многоступенчатый политропный, охлаждаемый преимущественно питательной водой компрессор, приводимый в действие или паровой турбиной, или газотурбинной энергетической установкой (ГТУ), камера сгорания которой выполнена с возможностью отопления газообразным или жидким органическим топливом, а также соединен со входом пара в рабочий цилиндр среднего давления (ЦСД) паровой турбины и со входом пара в пароперегреватель, который, в свою очередь, соединен с ЦСД паровой турбины, при этом выход сжатого водяного пара из политропного компрессора соединен со входом пара в цилиндр высокого давления (ЦВД) паровой турбины через обогреваемую сторону пароперегревателя, причем выход отработавшего газа из газовой турбины ГТУ, приводящей в действие паровой компрессор и второй электрогенератор установки, соединен с греющей стороной теплообменника-рекуператора, обогреваемая сторона которого одновременно соединена через запорные устройства с выходом сжатого воздуха из компрессора ГТУ, со входом подогретого воздуха в камеру сгорания ГТУ, а также с циркуляционным контуром потребителя тепловой энергии.6. Atomic steam turbine power plant, including a reactor plant that produces a carrier of thermal energy - water vapor (working medium of the PTC installation), and also a steam turbine plant including piping to the reactor plant for steam and feed water, including the heated side of the steam generator, the heated side, at least at least one steam superheater, the heating side of which is connected through shut-off and control devices to a source of gaseous or liquid organic fuel as well as, for example, through a gas blower with atmospheric air for burning fuel, a steam turbine driving an electric generator, a condenser, a condensate pump, a deaerator, a feed pump, and also, mainly, surface regenerative feed water heaters, characterized in that the output steam from the heated side of the steam generator of the switchgear is connected through shut-off devices simultaneously with the steam inlet into the multi-stage polytropic, cooled mainly feed water compressor driven the action of either a steam turbine or a gas turbine power plant (GTU), the combustion chamber of which is made with the possibility of heating with gaseous or liquid organic fuel, and is also connected to the steam inlet to the medium pressure working cylinder (CSD) of the steam turbine and to the steam inlet to the superheater, which in turn, it is connected to the steam turbine central cylinder, while the output of compressed water vapor from the polytropic compressor is connected to the steam inlet to the high pressure cylinder (CVP) of the steam turbine through the heated side of the steam a superheater, and the exhaust gas outlet from the gas turbine of the gas turbine unit driving the steam compressor and the second generator of the installation is connected to the heating side of the heat exchanger-recuperator, the heated side of which is simultaneously connected through shut-off devices to the outlet of compressed air from the gas turbine compressor, with the heated air inlet GTU combustion chamber, as well as with the circulation circuit of the consumer of thermal energy.
RU2003102313/06A 2003-01-27 2003-01-27 Mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant and an installation for executing it RU2253917C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003102313/06A RU2253917C2 (en) 2003-01-27 2003-01-27 Mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant and an installation for executing it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003102313/06A RU2253917C2 (en) 2003-01-27 2003-01-27 Mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant and an installation for executing it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003102313A RU2003102313A (en) 2004-12-10
RU2253917C2 true RU2253917C2 (en) 2005-06-10

Family

ID=35834823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003102313/06A RU2253917C2 (en) 2003-01-27 2003-01-27 Mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant and an installation for executing it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2253917C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446295C2 (en) * 2005-11-17 2012-03-27 Ансальдо Энергия С.П.А. Gas turbine system running on steel work gas
RU2501958C2 (en) * 2008-02-25 2013-12-20 Сенер Групо Де Инхенерия, С.А. Method of energy generation by means of thermodynamic cycles with water vapour of high pressure and moderate temperature
RU2550362C1 (en) * 2014-01-22 2015-05-10 Виктор Николаевич Иванюк Device for increase of efficiency and power of transportable nuclear power plant
RU2561221C2 (en) * 2009-11-30 2015-08-27 Нуово Пиньоне С.п.А. System of direct evaporation and process for rankine-cycle system running on heat carrier
RU2561839C2 (en) * 2012-09-19 2015-09-10 Альстом Текнолоджи Лтд Energy conversion cycle for steam generated by fast neutron reactor with sodium cooling
RU2592563C2 (en) * 2011-05-27 2016-07-27 Дженерал Электрик Компани Device for control of output power of power plant
RU2604095C1 (en) * 2015-07-08 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of thermal power plant controlling and device for its implementation
RU2620610C1 (en) * 2016-02-15 2017-05-29 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Work method of combined cycle gas turbine power plant
RU2637345C1 (en) * 2017-03-16 2017-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Control device for thermal power plant

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАРГУЛОВА Т.Х. Атомные электрические станции. - М.: Высшая школа, 1974, с.209-210. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446295C2 (en) * 2005-11-17 2012-03-27 Ансальдо Энергия С.П.А. Gas turbine system running on steel work gas
RU2501958C2 (en) * 2008-02-25 2013-12-20 Сенер Групо Де Инхенерия, С.А. Method of energy generation by means of thermodynamic cycles with water vapour of high pressure and moderate temperature
RU2561221C2 (en) * 2009-11-30 2015-08-27 Нуово Пиньоне С.п.А. System of direct evaporation and process for rankine-cycle system running on heat carrier
RU2592563C2 (en) * 2011-05-27 2016-07-27 Дженерал Электрик Компани Device for control of output power of power plant
RU2561839C2 (en) * 2012-09-19 2015-09-10 Альстом Текнолоджи Лтд Energy conversion cycle for steam generated by fast neutron reactor with sodium cooling
RU2550362C1 (en) * 2014-01-22 2015-05-10 Виктор Николаевич Иванюк Device for increase of efficiency and power of transportable nuclear power plant
WO2015112054A1 (en) * 2014-01-22 2015-07-30 Виктор Николаевич ИВАНЮК Transportable nuclear power plant
RU2604095C1 (en) * 2015-07-08 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method of thermal power plant controlling and device for its implementation
RU2620610C1 (en) * 2016-02-15 2017-05-29 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Work method of combined cycle gas turbine power plant
RU2637345C1 (en) * 2017-03-16 2017-12-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Control device for thermal power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yan et al. Evaluation of solar aided thermal power generation with various power plants
JP3611327B1 (en) Thermal power plant with reheat / regenerative ranking cycle
US8839621B2 (en) Hybrid power plant
CN109356679B (en) Nuclear energy steam-Brayton combined cycle power generation system
US6244033B1 (en) Process for generating electric power
EP2846008B1 (en) Steam turbine plant
JP2005527808A (en) Method and apparatus for generating electricity from heat generated in at least one high temperature reactor core
CN101915507B (en) Method and device for power generation by utilizing steam generated from waste heat of steel mill in cascade mode
JPH03151505A (en) Gas/steam electric power generating facility
CN110259531B (en) Combined power generation system based on waste incineration waste heat and photo-thermal and operation method thereof
RU2253917C2 (en) Mode of exploiting of an atomic steam-turbine plant and an installation for executing it
Hamayun et al. Investigation of the thermodynamic performance of an existing steam power plant via energy and exergy analyses to restrain the environmental repercussions: A simulation study
CN115910403A (en) Pressurized water reactor-high temperature gas cooled reactor combined nuclear power generation system and method
CN111834026B (en) Industrial steam production system for pressurized water reactor nuclear power unit
Kunickis et al. Flexibility options of Riga CHP-2 plant operation under conditions of open electricity market
CN201851174U (en) Heat regenerative type steam-driven induced draft fan system and heating power circulation system of power plant
CN108868918B (en) Nuclear energy couples efficient power generation system and method with non-core fuel tape reheating double-strand
JP2009097735A (en) Feed-water warming system and exhaust heat recovering boiler
CN201851182U (en) Regenerative steam-driven primary air fan system and thermal circulation system of power station
RU2631961C1 (en) Method for operation of binary combined cycle power plant
KR20190069994A (en) Power plant sysyem combined with gas turbine
CN102105656A (en) hybrid power plant
RU2420664C2 (en) Multi-mode heat extraction plant
RU2626710C1 (en) Method of work of binary steam heat electrocentral
Kasilov et al. The effectiveness of using the combined-cycle technology in a nuclear power plant unit equipped with an SVBR-100 reactor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070128