Модернизация АСР (общий обзор) второго контура блока ВВЭР-440 Кольской АЭС

Министерство образования РФ

ИГЭУ

Кафедра Э и МС

“Модернизация АСР (общий обзор) второго контура блока ВВЭР-440 Кольской АЭС“

Выполнил: Малышев А.В.

Гр.5-34.

Руководитель: Сычкин Н.У.

мастер ЦТАИ

Иваново 2011

Содержание

Введение

Технико-экономические показатели Кольской АЭС

Общая технологическая схема Кольской АЭС

Описание технологической схемы

Состав энергоблока

Описание парогенератора. Назначение парогенератора

Смежные системы ПГ. Система первого контура

Вспомогательное оборудование систем ПГ

Описание турбоустановки. Общий обзор

Технологическая схема турбины

Выбор начальных параметров пара и температуры питательной воды

БЩУ - блочный щит управления

Технологические защиты кольской АЭС

Аварийные защиты реактора

Система аварийного охлаждения зоны реактора (САОЗ)

Защиты, действующие на отключение блока

Принцип построения цепей технологических защит

Организационная структура Кольской АЭС

Перечень принятых сокращений

Список используемой литературы

Введение

Бурное развитие промышленности Кольского полуострова в шестидесятые годы 20 века требовало соответствующих темпов роста энергетики. Для Мурманской области, имевшей территориально изолированную государственную энергосистему “Колэнерго”, это было особенно важно, так как приходилось рассчитывать только на собственные ресурсы. Чтобы удовлетворить растущие потребности предприятий Кольского полуострова в электроэнергии, был один путь - производить ее на ядерных установках.

В 1963 году начались изыскательские работы по выбору площадки под строительство АЭС. В 1967 году Госстрой СССР утвердил проектное задание на ее строительство.18 мая 1969 года уложен первый кубометр бетона в основание АЭС. Через пять лет строительство первой очереди было завершено.17 мая 1973 года закончилась горячая обкатка реактора.22 июня 1973 года произведены гидравлические испытания систем трубопроводов первого контура.29 июня 1973 года первенец атомной энергетики Заполярья пущен в эксплуатацию.

В настоящее время Кольская АЭС является основным поставщиком электроэнергии для промышленного комплекса региона, городов Мурманск, Мончегорск, Оленегорск, Кандалакша, Апатиты, Полярные Зори (700000 жителей).

Технико-экономические показатели Кольской АЭС

В 1973-1974 г. г. была пущена в эксплуатацию 1 очередь Кольской АЭС в составе двух энергоблоков типа ВВЭР-440 с реакторами В-230 и турбинами К-220-44, а в 1981-1984 г. г. на была пущена в эксплуатацию 2 очередь Кольской АЭС в составе двух энергоблоков типа ВВЭР-440 с реакторами В-213 и турбинами К-220-44-3.

Выработка эл. энергии с начала пуска КАЭС на 4 кв. 2001 (млн. кВтч) составила:

Общая технологическая схема Кольской АЭС

Энергоблоки Кольской АЭС предназначены для выработки электроэнергии в регулирующем режиме несения нагрузки. Предусмотрено также теплоснабжение внешних потребителей (тепличного хозяйства площадью 6 га, потребителей стройбазы и других за пределами периметра).

очередь Кольской АЭС состоит из двух энергоблоков типа ВВЭР-440 с реакторами В-230 и турбинами К-220-44, 2 очередь - из двух энергоблоков типа ВВЭР-440 с реакторами В-213 и турбинами К-220-44-3.

На АЭС предусмотрен комплекс систем, обеспечивающих поддержание ВХР и переработку жидких радиоактивных сред, образующихся при эксплуатации энергоблока.

Для снабжения всех потребителей АЭС паром, воздухом, азотом, маслом, дизельным топливом, охлаждающей и горячей водой на АЭС предусмотрены общестанционные сооружения и системы.

Каждый энергоблок включает в себя реакторную установку и две турбоустановки.

Первый контур - радиоактивный и состоит из гетерогенного реактора на тепловых нейтронах, шести главных циркуляционных петель, парового компенсатора давления, вспомогательного оборудования. В состав каждой циркуляционной петли входят: горизонтальный парогенератор, главный циркуляционный насос, главный циркуляционный трубопровод.

Водоводяной энергетический реактор ВВЭР-440 является реактором корпусного типа. В качестве теплоносителя и замедлителя используется раствор борной кислоты под давлением. В качестве топливе используется обогащенная двуокись урана. Нагреваемый, при прохождении через активную зону реактора, теплоноситель первого контура поступает в парогенераторы, где отдает свое тепло черед стенки трубной системы воде второго контура.

Второй контур - нерадиоактивный состоит из паро-производительной части парогенераторов, главных паропроводов, двух турбоагрегатов, их вспомогательного оборудования и обслуживающих систем, оборудования деаэрации, подогрева и подачи питательной воды в парогенераторы.

Турбоустановка К-220-44 и ее модернизированная модификация К-220-44-3 представляет собой одновальный агрегат с одним цилиндром высокого давления и двумя двухпоточными цилиндрами низкого давления.

Каждая турбина вращает генератор ТВВ-220-2А с водяным охлаждением обмотки статора и водородным охлаждением ротора и его возбудитель, а турбины первой очереди, кроме того, генератор собственного расхода (ГСР) и его вспомогательные механизмы. Каждый ГСР предназначен для питания двух главных циркуляционных насоса 1 контура.

На 1 очереди применяются парогенераторы ПГВ-4М, на 2 очереди их дальнейшая модификация ПГВ-213.

Описание технологической схемы

Из открытого подводящего канала вода забирается восемью вертикальными осевыми насосами, и подается в конденсаторы турбин по напорным стальным подземным водоводам.

При блочной схеме водоснабжения каждый циркуляционный насос работает на свой тракт (на отдельный конденсатор), благодаря чему исключается параллельная работа циркуляционных насосов и схема имеет минимальное количество арматуры на тракте, только на сливном водоводе установлен поворотный затвор (сливная заслонка).

Перед конденсаторами часть воды отбирается на нужды масло - и газоохлаждения соответствующего турбоагрегата и некоторых других потребителей машзала (маслоохладители и электродвигатели ПЭН).

энергоблок парогенератор технологическая защита

Пар образуется в шести парогенераторах. Парогенератор ПГВ-213 предназначен для выработки сухого насыщенного пара давлением Р = 47 кгс/см² с температурой 260 °С в составе атомной электростанции с водоводяным энергетическим реактором ВВЭР-440 и является составной частью циркуляционных петель реакторной установки. Принцип работы ПГ заключается в непрерывной выработке пара путем подогрева и испарения питательной воды второго контура за счет тепловой энергии, получаемой при работе реактора. В схеме АЭС парогенератор является одним из главных элементов, поскольку в нем осуществляется производство рабочего тела - водяного пара. В то же время ПГ является как бы связующим звеном между первым и вторым контурами (Тепло, выделяющееся в активной зоне реактора в результате деления ядер урана U²³⁵, переносится теплоносителем по шести трубопроводам в шесть ПГ, где передается кипящей воде, находящейся под меньшим давлением, и расходуется на подогрев воды до температуры кипения и генерацию пара, после чего охлажденный теплоноситель по шести трубопроводам циркуляционными насосами возвращается в реактор). Расход теплоносителя через ПГ определяется следующим условием: на одну петлю реактора - один ПГ. Для реактора типа ВВЭР-440 оптимальное количество петель - шесть. Это определяется конструкцией корпуса реактора (расположением входных и выходных патрубков в корпусе) и допустимыми гидравлическими параметрами систем трубопроводов и внутрикорпусных устройств. С уменьшением числа петель снижается стоимость реакторной установки, но при этом возрастают внутренние диаметры трубопроводов первого контура, что усложняет их приварку к корпусу реактора. В ПГ предусмотрена непрерывная и периодическая продувки для обеспечения необходимой чистоты пара.

Для выравнивания давления перед турбинами парогенераторы подключены в общий паровой коллектор (ГПК). Коллектор может быть разделён на два полуколлектора, по которым пар поступает к турбинам. На каждом полуколлекторе есть одна редукционная установка БРУ-А для сброса пара в атмосферу, две редукционные установки БРУ-К для сброса пара в конденсаторы, три редукционные установки резервирования питания деаэраторов БРУ-Д и одна редукционная установка собственных нужд БРУ-С.

Каждый турбоагрегат вместе со своим вспомогательным оборудованием образует самостоятельную систему, которая может эксплуатироваться при работе не менее 3 парогенераторов.

Насыщенный пар, образовавшийся в парогенераторах, направляется в шестиступенчатый цилиндр высокого давления (ЦВД) турбины. Цилиндр высокого давления имеет 5 нерегулируемых отборов для регенеративного подогрева питательной воды и основного конденсата. После ЦВД пар поступает в сепаратор-пароперегреватель (СПП).

Сепаратор-пароперегреватель СПП-220М предназначен для удаления влаги и перегрева пара после ЦВД турбины и обеспечения, таким образом, допустимой конечной влажности пара в последних ступенях ЦНД турбины. На каждой турбоустановке установлено по два сепаратора - пароперегревателя. СПП-220М выполнен в виде однокорпусного вертикального аппарата, содержащего сепаратор и две ступени перегрева. В верхней части корпуса расположен сепаратор, в нижней - две ступени перегрева.

Перегретый пар поступает в два двухпоточных, пятиступенчатых цилиндра низкого давления (ЦНД), каждый из которых имеет 3 нерегулируемых отбора для регенеративного подогрева основного конденсата.

Пар после цилиндров низкого давления конденсируется в конденсаторе. Конденсатор предназначен для конденсации пара, отработавшего в турбине или сбрасываемого через БРУ-К, приёма конденсата для последующей откачки конденсатными насосами в деаэратор. Для одной турбины установлен один конденсатор, состоящий из двух симметричных половин. При нормальном режиме эксплуатации в работе находятся обе половины конденсатора.

Образовавшийся конденсат откачивается с помощью конденсатных насосов через эжектор уплотнения и основные эжекторы, регулятор уровня в конденсаторе и 5 подогревателей низкого давления в деаэратор. Для одной турбины установлено три конденсатных насоса. В нормальном режиме работы при номинальной нагрузке на турбине работают два насоса и один насос находится в резерве. Основные эжекторы предназначены для отсоса неконденсирующихся газов из конденсаторов с целью поддержания заданного значения вакуума при работе турбины. Для одной турбины установлено три основных эжектора. В нормальном режиме работы турбины работают два эжектора, один находится в резерве. Эжектор уплотнений предназначен для отсоса паровоздушной смеси из крайних камер концевых лабиринтовых уплотнений турбины. Для одной турбины установлен один ЭУ. При работе турбины эжектор уплотнений всегда находится в работе. Регулятор уровня в конденсаторе осуществляет регулирование уровня в конденсаторе путём возврата части конденсата в конденсатор. В системе основного конденсата турбины установлен один РУК.

Из деаэраторов вода поступает к питательным насосам (ПЭН), которые подают питательную воду через 3 подогревателя высокого давления (ПВД) в парогенераторы. При отключённых ПВД питательная вода подаётся через байпас ПВД, что ухудшает термический кпд блока.

В режимах пуска-останова блока для подпитки ПГ используются аварийные питательные насосы (АПЭН).

Несконденсированный пар вместе с газами, выделившимися из воды, отводится эжекторами в атмосферу.

Питательные насосы предназначены для подачи питательной воды из деаэраторов через регенерацию высокого давления в парогенераторы. На одном блоке установлено пять питательных насосов типа ПЭ-850-65. При номинальной нагрузке блока в работе находятся 4 насоса и один насос в резерве. На питательных насосах имеются линии рециркуляции для предотвращения "запаривания" насоса при низких подачах, по которым питательная вода возвращается в деаэраторы. Аварийные питательные насосы предназначены для подачи питательной воды из деаэраторов в парогенераторы в режиме аварийного отключения ПЭН и в режимах пуска и останова блока. На одном блоке установлено 2 аварийных питательных насоса типа СПЭ-65-56, которые подключены к сети надёжного питания, и один из насосов входит в перечень механизмов, включающихся по программе ступенчатого пуска. Трубопровод от аварийных питательных насосов подключен к общему коллектору питательной воды перед парогенераторами. Во избежание "запаривания" насоса на малых подачах предусмотрена линия рециркуляции в деаэратор. Дополнительные аварийные питательные насосы (RR22, 62D01) подают химобессоленную воду из БЗК в ПГ при аварийных уровнях в парогенераторах. На блоке установлено два ДАПЭН, которые подключены к сети надёжного питания. Каждый насос питается от отдельной, независимой системы надёжного питания и входит в перечень механизмов, включающихся по программе ступенчатого пуска.

Циркуляционные насосы предназначены для подачи охлаждающей воды в конденсаторы турбин и на другие потребители машзала и реакторного цеха. На конденсаторы одной турбины вода поступает от двух циркуляционных насосов. При работе турбины на номинальной нагрузке в работе находятся два циркнасоса.

Насосы газоохлаждения предназначены для подачи циркуляционной воды на 2 теплообменника системы охлаждения статора генератора, 4 воздухоохладителя возбудителя, 4 газоохладителя генератора и тиристорную установку. При работе турбины один насос НГО находится в работе, а другой в резерве.

Система планового расхолаживания первого контура предназначена для расхолаживания реакторной установки с плановой скоростью и снятия остаточного тепловыделения с реактора при проведении планово-предупредительного ремонта блока. Она состоит из двух редукционных установок расхолаживания, двух технологических конденсаторов и трёх насосов расхолаживания.

Завершение технологического процесса преобразования тепловой энергии, образующейся при высвобождении внутриядерной, в электрическую на энергоблоках первой очереди Кольской АЭС с реакторами типа ВВЭР-440 осуществляется с помощью турбогенераторов типа ТВВ-220-2А. На каждом энергоблоке установлено по два турбогенератора такого типа, мощность каждого из которых составляет 220 МВт. Как источники электроэнергии турбогенераторы являются одними из основных компонентов главной схемы электрических соединений энергоблока, в состав которого они входят.

Для обеспечения оптимального режима эксплуатации оборудования с точки зрения протекания коррозионных процессов, наличия отложений необходимо максимально уменьшить концентрации в воде и паре растворенных продуктов коррозии, а также агрессивных примесей, вызывающих коррозию металла. Для этого требуется:

удаление присутствующих в природных водах примесей, находящихся в грубодисперсном и коллоидном состоянии, растворенных солей, которые образуют малорастворимые соединения (соли жесткости);

максимально полное удаление растворимых в воде коррозионно-агрессивных примесей и создание условий наибольшей сохранности металла, как основного, так и вспомогательного оборудования.

Современные методы физико-химической обработки природной воды, используемые в водоподготовительной установке, позволяют получить практически полностью обессоленную воду и обеспечить выполнение вышеперечисленных требований, являющихся одними из основных условий, гарантирующих длительную и безаварийную работу оборудования.

Очистку исходной воды производят в несколько этапов:

предочистка - освобождение от грубодисперсных и коллоидных примесей;

дегазация - удаление растворимых газов;

ионный обмен-удаление примесей, находящихся в истинно растворенном состоянии.

Система водоподготовительной установки имеет следующие задачи нормального режима работы:

прием и предварительная очистка (осветление) сырой воды;

хранение осветленной воды в баках запаса осветленной воды БОВ-1, 2.

частичное обессоливание и декарбонизация осветленной воды;

хранение частично-обессоленной и декарбонизованной воды в баках декарбонизованной воды БДВ-1, 2;

глубокое обессоливание декарбонизованной воды на ионообменных фильтрах II и III ступенях;

подача химобессоленной воды потребителям.

Система обеспечивает регламентируемый объем в баках запаса химобессоленной воды БЗОВ, баках ²чистого² конденсата.

Технологические характеристики основного оборудования.

Состав энергоблока

Каждый энергоблок включает в себя реакторную установку и две турбоустановки. Тепловая схема АЭС двухконтурная.

Первый контур - радиоактивный и состоит из гетерогенного реактора на тепловых нейтронах, шести главных циркуляционных петель, парового компенсатора давления, вспомогательного оборудования. В состав каждой циркуляционной петли входят: горизонтальный парогенератор, главный циркуляционный насос, главный циркуляционный трубопровод Ду 500 из нержавеющей стали.

Водоводяной энергетический реактор ВВЭР-440 является реактором корпусного типа. В качестве теплоносителя и замедлителя используется раствор борной кислоты под давлением. В качестве топливе используется обогащенная двуокись урана. Нагреваемый, при прохождении через активную зону реактора, теплоноситель первого контура поступает в парогенераторы, где отдает свое тепло черед стенки трубной системы воде второго контура.

Второй контур - нерадиоактивный состоит из паро-производительной части парогенераторов, главных паропроводов, двух турбоагрегатов, их вспомогательного оборудования и обслуживающих систем, оборудования деаэрации, подогрева и подачи питательной воды в парогенераторы.

Турбоустановка К-220-44 и ее модернизированная модификация К-220-44-3 представляет собой одновальный агрегат с одним цилиндром высокого давления и двумя двухпоточными цилиндрами низкого давления.

Каждая турбина вращает генератор ТВВ-220-2А с водяным охлаждением обмотки статора и водородным охлаждением ротора и его возбудитель, а турбины первой очереди, кроме того, генератор собственного расхода (ГСР) и его вспомогательные механизмы. Каждый ГСР предназначен для питания двух главных циркуляционных насоса 1 контура.

Главный корпус

Главный корпус каждой очереди АЭС состоит из реакторного (аппаратного) отделения, общего для двух блоков, двух поперечных и одной продольной этажерок электротехнических устройств (ЭЭТУ) и общего для обеих очередей машинного зала, где расположены в продольном направлении 8 турбоустановок с вспомогательным оборудованием.

В реакторном отделении размещается основное оборудование ядерной паро-производящей установки (ЯППУ) и системы обеспечивающие ее безопасную работу в нормальных и аварийных режимах. Так как ЯППУ является потенциальным источником образования радиоактивных веществ и ионизирующих излучений, основное назначение здания реактора состоит из двух задач. Первая - защита окружающей среды от радиоактивных веществ и радиоактивных излучений.

Эту задачу выполняет внутренний герметичный объем, в пределах помещений которого локализуются образующиеся при аварийных ситуациях радиоактивные вещества.

Турбинное отделение представляет собой однопролетное здание с размерами в плане 39х504 м. Оперативная отметка машинного зала +9,6 м. Пол конденсационного подвала: - 3,6 м. Определено продольное размещение турбин в 15 метрах от ряда А.

Отметка подкранового пути 20,70 метра обеспечивает выем подогревателей высокого давления, снятие верхней крышки цилиндре низкого давления и монтаж статора генераторе мостовыми кранами грузоподъемностью 125 т. с.

Вспомогательное отделение представляет собой здание, непосредственно примыкающее к реакторному отделению.

В зданиях ЭЭТУ с отм. - 3.60 и до отм. +9.60 размещаются устройства электроснабжения, КИП, АСУ, БЩУ, РЩУ, химлаборатории и помещения оперативного персонала. На вышележащих отметках размещены трубопроводные коридоры (главные паропроводы и питательные трубопроводы, связывающие парогенераторы и турбоустановки) и помещения системы вентиляции и кондиционирования.

Системы охлаждения

На АЭС предусматривается следующие системы охлаждения:

1 система циркуляционного водоснабжения, предназначенная для отвода тепла от конденсаторов турбин;

2 системы технической охлаждающей воды реакторного и турбинного отделений;

3 системы охлаждающей воды газо - и маслоохлаждения турбоагрегатов.

Источником водоснабжения Кольской АЭС является озеро Имандра, состоящее из трех плесов: Большой, Экостровской и Бабинской Имандры. Вода забирается открытым подводящим каналом из губы Глубокой Экостровской Имандры и по отводящему каналу сбрасывается в губу Молочную Бабинской Имандры.