14. Теплофикационная установка

Теплофикационная установка предназначена для обеспечения города-спутника АЭС и промплощадки теплом. Сетевая вода сетевыми насосами прокачивается по замкнутому контуру, соединяющему АЭС с потребителем посредством подающей и обратной магистралей. Вода подогревается в подогревателях сетевой воды. Источником тепла является пар из отборов турбины (или редуцированный острый пар). Для восполнения потерь сетевой воды предусмотрены установка подготовки воды для подпитки теплосети и подпиточные насосы. Оборудование, устанавливаемое на АЭС, называют теплофикационной установкой (ТФУ). Подающая и обратная магистраль и относящиеся к ним вспомогательные устройства образуют тепловую сеть. Схема и состав оборудования теплофикационной установки зависит от типа реакторной установки. ТФУ, предназначенные для покрытия собственных нужд АЭС и города-спутника, имеют обычно мощность 50 – 100 ГДж/ч. Влияние ТФУ на тепловую экономичность АЭС невелико, поэтому при проектировании этих установок стремятся к их упрощению.

14.1 Оценка мощности теплофикационной установки.

В большинстве случаев теплофикационная установка используется для покрытия отопительной нагрузки, горячего водоснабжения и теплоснабжения калориферов вентиляционных установок.

Отопительная нагрузка зависит от объемов отапливаемых помещений. Её можно оценить следующим образом.

Q_от = x_от * V * (t_{возд.вн.} – t_{возд.нар}.) * 10^-6, ГДж/ч.

Здесь x_от – отопительная характеристика здания, численно равная потерям тепла в окружающую среду от 1 м³ здания при разности температуры внутри и снаружи 1⁰С (обычно x_от = 1,2 – 2,0 МДж/(м³*град*ч)); V – объем отапливаемого помещения по наружным размерам, м³; t_{возд.вн.} и t_{возд.нар} - температура воздуха внутри помещения и снаружи.

При понижении температуры наружного воздуха расход тепла на отопление увеличивается. При определении максимальной отопительной нагрузки используют так называемую расчетную температуру t_{возд.расч.от.} наружного воздуха по отоплению, которую определяют как среднюю температуру наиболее холодной пятидневки из четырех наиболее холодных зим за последний двадцатипятилетний период. Таким образом, максимальная отопительная нагрузка может быть оценена следующим образом:

Q_{от.макс.} = x_от * V * (t_{возд.вн.} – t_{возд.расч.от.}) * 10^-6, ГДж/ч.

Расход сетевой воды для отопления G_от и ее температура в подающей и обратной магистрали (t_пр. и t_обр.) связаны с тепловой мощностью потребителя следующим соотношением:

Q_от. = G_от*с_р*(t_пр. - t_обр)*_т.с.*10^-6, Гдж/ч,

где с_р – теплоемкость воды, кДж/(кг*град);  _т.с – к.п.д. тепловой сети (обычно

 _т.с = 0,9 – 0,95)

Если изменение тепловой регулируется только за счет изменения G_от, то такое регулирование режима тепловой сети называется количественным. Если же изменяется температура прямой и обратной воды, то такое регулирование режима тепловой сети называется качественным. Количественное регулирование тепловой сети, как правило, осуществляется в довольно узком диапазоне температуры наружного воздуха (при среднесуточной температуре воздуха от +8⁰С до +2⁰С). В остальном диапазоне температуры – регулирование качественное, рис. 14.1. Температура сетевой воды стандартизована. Для АЭС она принимается равной (при максимальной тепловой нагрузке) t_{пр. макс} =130⁰С, t_{обр.макс} = 70⁰С.

Теплопотребление калориферами вентиляционной установки оценивается так:

Q_вент = m*V*c_p*( t_{возд.вн.} – t_{возд.нар}.) * 10^-6, ГДж/ч.

Здесь m – кратность обмена воздуха в помещении, 1/ч; V – объем здания (помещения), м³; с_р – теплоемкость воздуха, кДж/(м³*град).

Рис. 14.1 Температурный график тепловой сети.

1 – температура прямой сетевой воды,

2 – температура обратной сетевой воды.

Величина кратности обмена воздуха зависит от назначения вентилируемого помещения. Для общественно-бытовых помещений эта величина определяется санитарными нормами. Для АЭС минимальную температуру воздуха, на которую рассчитывают максимальную мощность калориферов вентиляционных установок, принимают равной расчетной температуре наружного воздуха по отоплению, т.е.

Q_{вент.макс} = m*V*c_p*( t_{возд.вн.} – t_{возд.расч.от.}) * 10^-6, ГДж/ч.

Расход теплоты на нужды горячего водоснабжения (при централизованном снабжении) можно оценить следующим образом.

Q_{гор. в.} = n*(C/24)*c_p*(t_гор.в. – t_в)*10^-6, ГДж/ч.

Здесь n – число жителей; С – среднесуточная норма расхода горячей воды на одного человека, кг/(сут*чел); t_гор.в. и t_в – температура горячей воды (обычно 65 – 70⁰С) и температура водопроводной воды.

Максимальная мощность теплофикационной установки

Q_{ТФУмакс} = (Q_{от.макс.}+ Q_{вент.макс}+ Q_{гор. в.макс})/_т.с.