Якубенко Технологические процессы производства тепловой 2013

энергетический конгресс), МКРЗ (Международный комитет радиационной защиты).

•Законы Российской Федерации: «Об охране окружающей природной среды», «О пожарной безопасности», «О недрах», «Об использовании атомной энергии», «О радиационной безопасности населения», «О сертификации продукции и услуг», «Об экологической экспертизе», «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

•Федеральные нормы и правила в области энергетики: ГОСТы (государственные стандарты), «Положение о лицензировании деятельности в области энергетики», «Положение о порядке расследования и учета несчастных случаев», «Основные правила обеспечения эксплуатации атомных электростанций», «Основные правила обеспечения эксплуатации тепловых электростанций» и т.п.

•Ведомственные Руководящие документы (РД) и Типовые инструкции (ТИ): «Правила организации технического обслуживания

иремонта оборудования тепловых электростанций», «Правила организации технического обслуживания и ремонта оборудования атомных электростанций», «Типовая инструкция по ликвидации аварий и аварийных ситуаций», «Типовые должностные инструкции руководителей и персонала ТЭС (АЭС)» и т.п. [2, 3, 8–11].

•Должностные и производственные инструкции и положения станционного уровня о производственных взаимоотношениях персонала и структурных подразделений, о нормальной эксплуатации конкретного оборудования и систем, о действиях при возникновении отказов в работе оборудования и при перерастании отказов в инциденты и аварии, о ликвидации последствий аварий.

Кроме нормативных документов по обеспечению безопасности работ, на тепловых и атомных электростанциях существуют массивы учебной литературы (инструкций) по конструкции, безопасной эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту оборудования и систем энергоблоков, базирующиеся на проектной, конструкторской и технологической документации заводов-изготовителей, а также монтажной отчетной и учетной сдаточной документации. Некоторая часть из этой литературы приведена в конце курса лек-

ций [5–7, 12–22].

21

1.6.Категории зданий, сооружений, оборудования

исистем на АЭС и ТЭС

При проектировании, строительстве и монтаже энергоблоков ТЭС и АЭС все необходимые площадки, здания, сооружения и оборудование подразделяются на основные и временные. Временные объекты возводятся в начале сооружения первого блока и демонтируются или перепрофилируются по окончании сооружения последнего энергоблока и электростанции в целом.

Основные объекты на ТЭС и АЭС служат до конца эксплуатации каждого энергоблока и электростанции в целом в течение 50– 60 лет.

Все основные здания, сооружения и оборудование ТЭС проектируется по общепромышленным нормам и правилам (ГОСТам, СНиПам, РД и ПН ГГТН), а для АЭС основные здания, сооружения и оборудование при проектировании подразделяются на три категории в зависимости от их ответственности за радиационную и ядерную безопасность.

Кпервой категории относятся здания, сооружения, системы, конструкции и оборудование АЭС, выход из строя которых может привести к выходу за пределы барьеров безопасности радиоактивных продуктов в объеме сверх значений для МПА [9]. Примерами основных объектов первой категории могут быть: герметичная оболочка, корпус и крышка реактора типа ВВЭР, активная зона любого реактора, трубопроводы первого контура или КМПЦ, органы СУЗ любого реактора, гидравлические емкости САОЗ.

Ко второй категории относятся здания, сооружения, конструкции и оборудование АЭС, не вошедшие в первую категорию, при отказе которых прерывается выработка тепла и электроэнергии, а выход радиоактивных продуктов за пределы разуплотненных барьеров безопасности не превышает установленных [9] годовых допустимых пределов. Примерами основных объектов второй категории могут быть: парогенераторы, турбина и электрогенератор, трубопроводы и теплообменники второго контура, машина перегрузки ядерного топлива.

Ктретьей категории относятся здания, сооружения, конструкции и оборудование АЭС, не вошедшие в первую и вторую катего-

22

рии, при отказе которых не прерывается выработка тепла и электроэнергии, а выход радиоактивных продуктов за пределы барьеров безопасности отсутствует. Примерами объектов третьей категории могут быть: санитарно-бытовой блок, объединенный вспомогательный корпус, очистные сооружения канализации зоны свободного посещения, ПРК и ММДХ.

Объекты АЭС, отнесенные при проектировании к первой и второй категориям, рассчитываются и конструируются с учетом сохранения их работоспособности не только при нормальных условиях эксплуатации, но и при возникновении экстремальных природных и техногенных внутренних и внешних событий. К внешним экстремальным явлениям относятся землетрясения, ураганы, смерчи, наводнения, падение ракет и самолетов, взрывы вблизи площадок расположения АЭС. К внутренним экстремальным событиям относятся пожары, затопления помещений, разрывы трубопроводов и сосудов высокого давления, резкие перепады давления в помещениях и повреждения от летящих предметов внутреннего происхождения.

Вышеуказанные внешние и внутренние воздействия анализируются на стадии проектирования зданий, сооружений, конструкций и оборудования первой и второй категории, и для них разрабатываются и принимаются специальные проектные решения, обеспечивающие безопасность АЭС при экстремальных воздействиях, а также предусматриваются специальные технические средства, позволяющие уменьшить последствия экстремальных событий.

1.7. Системы нормальной эксплуатации. Системы безопасности и их классификация

Сначала введем понятие о системах на ТЭС и АЭС. Система – это совокупность тепломеханического, электротехнического, измерительного и различного другого оборудования, установленного в определенной последовательности на энергоблоке и соединенного между собой средствами коммуникации (трубопроводы, кабели, газо- и воздуховоды, световые, акустические волноводы и т. п.) для выполнения единой технологической задачи.

23

Примерами систем для тепловой и атомной энергетики могут быть системы:

•питательной воды;

•продувки парогенераторов;

•подачи пара на концевые уплотнения турбины;

•специальной водоочистки;

•пожаротушения и т. п.

Как уже отмечалось, при нормальной эксплуатации ТЭС и АЭС не представляют опасности ни для персонала, ни для населения и окружающей среды. Соответственно те системы, которые находятся в постоянной работе для выработки тепла и электроэнергии, называются системами нормальной эксплуатации (СНЭ).

На безопасность ТЭС и АЭС могут влиять лишь те отказы, которые могут по международной классификации перерасти в инциденты, аварийные ситуации и аварии. По этой причине одной из основных задач обеспечения безопасности при проектировании ТЭС и АЭС является предусмотрение и детальная разработка технических мер, направленных на предотвращение или ограничение последствий аварий, которые могут привести к серьезному повреждению оборудования. Для этих целей и предусмотрены инженер- но-технические системы безопасности (СБ), включающиеся в работу при невозможности систем нормальной эксплуатации предотвратить перерастание отказов, инцидентов и аварийных ситуаций в аварии.

Из общего количества систем на ТЭС СБ не более 10 %, и они обеспечивают лишь своевременное прекращение подачи топлива в котлы и пара в турбины. Локализацией развития аварий на оборудовании после его останова эти системы почти не занимаются.

СБ на АЭС, число которых достигает 40–45 % от общего числа систем на энергоблоке, предназначаются, в первую очередь, для обеспечения фундаментальных функций безопасности в аварийных ситуациях, а именно для:

–аварийного останова реактора и поддержания его в подкритичном состоянии (система СУЗ);

–аварийного отвода тепла от активной зоны реактора (система САОЗ);

24

– удержания радиоактивных продуктов в установленных границах (барьерах) зданий и сооружений АЭС (одна или две герметичных защитных оболочки).

В соответствии с принципом глубоко эшелонированной защиты на АЭС СБ являются третьим уровнем защиты, предназначенным для предотвращения перерастания инцидентов в проектные аварии, а проектных аварий – в тяжелые запроектные.

По характеру выполняемых функций на АЭС СБ подразделяются на:

–защитные, которые служат для предотвращения или ограничения повреждения топливных матриц, оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) и границ теплоносителя первого контура;

–локализующие, которые предотвращают или ограничивают распространение радиоактивных веществ при авариях;

–управляющие, которые приводят в действие другие СБ и обеспечивают контроль и управление ими в процессе выполнения заданных функций;

–обеспечивающие, которые снабжают другие СБ энергией и рабочими средами, создавая необходимые условия для надежного функционирования всех СБ.

Каждая СБ АЭС резервируется за счет применения трех (иногда четырех) независимых систем или каналов одной системы, идентичных по своей структуре и способных полностью выполнить соответствующую данной системе функцию безопасности [3, 10]. При обязательно гарантированной полной независимости этих систем или каналов общая надежность пропорциональна их количест-

ву. Такое резервирование называют 3×100 или 4×100 %.

1.8. Системы АЭС, важные для безопасности

Графически представим всю совокупность систем нормальной эксплуатации и систем безопасности на АЭС как прямоугольник со 100 %-ной площадью (рис. 1.1). Тогда средняя доля систем нормальной эксплуатации будет в среднем составлять 55 %, а средняя доля СБ будет составлять 45 %.

Руководствуясь работами [3, 11], введем понятие систем, важных для безопасности (СВБ).

25

4.Как осуществляется комбинированное производство тепловой и электрической энергии?

5.Что такое моноблок, дубль-блок, труа-блок?

6.Чем обеспечивается безопасность АЭС?

7.Какие организации осуществляют надзор за безопасным ведением работ на ТЭС и АЭС?

8.Что такое барьеры безопасности на АЭС? Назовите и охарактеризуйте их.

9.Принципы обеспечения безопасности на АЭС.

10.Назовите основные нормативные документы по обеспечению безопасности АЭС и ТЭС.

11.Дайте понятие основных и временных зданий и сооружений.

12.Дайте понятие систем для энергетики.

13.Назовите основные категории зданий, сооружений, оборудования

исистем на АЭС и ТЭС.

14.Дайте определения систем нормальной эксплуатации, системы безопасности, систем важных для безопасности и их классификацию. Приведите примеры этих систем.

15.Назовите критерии проектирования СВБ на АЭС.

27

Глава 2. ГЕНЕРАЛЬНЫЕ ПЛАНЫ И КОМПОНОВКИ ТЭС И АЭС

2.1. Основные здания и сооружения генерального плана любой ТЭС или АЭС

Расположение всех зданий и сооружений электростанции на отведенной ей промышленной площадке называется генеральным планом ТЭС или АЭС. Составление (проектирование) генерального плана должно быть взаимосвязано с компоновочными решениями зданий с учетом особенностей выбранной площадки для строительства и согласовано с перспективным планом развития района

[6, 12].

Целесообразно любую электростанцию располагать в центре электрических нагрузок, которые ей надлежит покрывать.

Для тепловых станций на органическом топливе приходится считаться с расположением ее вблизи районов добычи и удобных путей доставки топлива, особенно когда речь идет о низкокалорийных углях (рис. 2.1). Атомные станции свободны от такого требования, и в этом одно из их преимуществ.

Рис. 2.1. Генеральный план электростанции Гейльбронн, Германия, мощностью 800 МВт, сооруженной в 50-е годы ХХ века и работающей до настоящего времени на каменном угле, доставляемом баржами по реке Некар

28

При выборе места расположения любой тепловой или атомной электростанции, необходимо считаться с близостью и удобством использования источника технического водоснабжения (море, водохранилище, озеро, река). Особенно это важно для крупных ГРЭС и АЭС, в конденсаторах которых превращается в воду значительная часть пара, поступающего в турбины. Так как турбины насыщенного пара, характерные для атомных электростанций, требуют значительно большего, чем для ТЭС, расхода пара, а следовательно, и циркуляционной воды, то для АЭС условия, связанные с техническим водоснабжением, играют иногда решающую роль при выборе места строительства.

Обязательное условие места расположения электростанции – незатопляемость территории при любом уровне паводковых вод. Необходима простая и удобная связь площадки электростанции с железной дорогой, пользоваться которой придется как при строительстве (подвоз строительных материалов и оборудования), так и в процессе эксплуатации (доставка свежего, вывоз отработавшего топлива, завоз оборудования для модернизации, реагентов и т. п.).

Любой мощной тепловой или атомной электростанции предстоит работать в энергосистеме, поэтому площадка для строительства должна обеспечивать удобный вывод высоковольтных линий электропередачи с учетом ввода новых энергоблоков.

Площадку генерального плана и ее размеры выбирают с учетом возможного расширения ТЭС и АЭС исходя из размещения объектов полной мощности станции, а не только первой очереди строительства.

Генеральный план промышленной площадки каждой электростанции обосновывает удобное взаимное расположение всех наземных зданий и подземных инженерных сооружений с учетом организации внутриплощадочного транспорта (автомобильного и железнодорожного), ливневой канализации и постоянных путей пешеходного перемещения персонала.

Как указывалось в п. 1.6, все здания и сооружения на ТЭС и АЭС подразделяются на основные и временные. Рассмотрим, какие основные здания и сооружения входят в состав генерального плана любой ТЭС или АЭС:

• один или несколько главных корпусов (ГК), в которые, как правило, входят реакторное (РО) или котельное (КО) отделения,

29

турбинное отделение (ТО), деаэраторная этажерка (ДЭ) и этажерки электротехнических устройств (ЭЭТУ);

•специальный корпус (СК), один или несколько сооружаются только на АЭС, в которые, как правило, входят специальная водоочистка (СВО), хранилища жидких и твердых радиоактивных отходов (ХЖРО и ХТРО), санитарно-бытовой блок (СББ), узел свежего топлива (УСТ) и блок мастерских (БМ) зоны возможного загрязнения;

•помещения резервных дизельных электростанций (РДЭС);

•распределительные электротехнические устройства открытого (ОРУ) и закрытого (КРУ) типов;

•гидротехнические сооружения (ГТС);

•административно-бытовые (АБК) или лабораторно-бытовые (ЛБК) корпуса;

•объединенные вспомогательные корпуса (ОВК);

•объединенные газовые корпуса (ОГК);

•азотно-кислородные станции (АКС);

•береговые насосные станции (БНС);

•пускорезервные котельные (ПРК);

•масло-мазуто-дизельные хозяйства (ММДХ);

•открытые угольные склады (ОУС);

•площадки открытой установки ресиверов (ПОУР);

•площадки открытой установки трансформаторов (ПОУТ). Приведенные обозначения зданий и сооружений общеприняты

вэнергетике, а расположение их на генеральном плане станции индивидуально для каждой площадки строительства ТЭС или АЭС

исрока давности их проектирования и сооружения.

Главные корпуса электростанций располагают на расстоянии не менее 20 м от любого из других зданий. Всю территорию постоянных зданий и сооружений огораживают с использованием ИТСО. Расстояние от ограды до любого из сооружений должно быть не менее 6 м, кроме брызгальных бассейнов, для которых оно увеличивается до 20 м. При сооружении следующих очередей станции эксплуатируемая часть должна отделяться ограждением от строящейся, причем расширение должно быть организовано так, чтобы не снижать надежности и безопасности работы действующих блоков.

На рис. 2.2 и 2.3 приведены два характерных для России генеральных плана ГРЭС и ТЭЦ проекта 70–80-х годов прошлого века.

30