RU2779348C1 - Steam turbine unit of a double-circuit nuclear power plant - Google Patents
Steam turbine unit of a double-circuit nuclear power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779348C1 RU2779348C1 RU2021106023A RU2021106023A RU2779348C1 RU 2779348 C1 RU2779348 C1 RU 2779348C1 RU 2021106023 A RU2021106023 A RU 2021106023A RU 2021106023 A RU2021106023 A RU 2021106023A RU 2779348 C1 RU2779348 C1 RU 2779348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- turbine
- circuit
- condenser
- generator
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области атомной энергетики, включающей паротурбинные установки (ПТУ) атомных электростанций (АЭС) двухконтурного типа с реакторами ВВЭР генерирующими в парогенераторе рабочий пар с параметрами Р=3÷8 МПа и t=240-300°С. Из парогенератора в турбины поступает обычно насыщенный или слегка перегретый рабочий пар с последующим расширением в турбинах до Рк=3÷5 кПа и Тк=297-306 К. Для работы ПТУ АЭС двухконтурного типа применяют специальные влажнопаровые турбины работающие на влажном паре. В этих условиях лопатки турбин подвергаются недопустимо сильной эрозии, поэтому приходится уменьшать скорости истечения пара в ступенях турбины, а это приводит к уменьшению U/Сф вызывая резкое падение КПД Рис. 3.25. [1] и экономичность турбоустановок насыщенного пара не превышает ηoi=33-35%. Схема такой АЭС представлена на Рис. 1.29. б [1]. В целях повышения КПД энергоустановок тепловых электростанций, в том числе и атомных, в тепловые схемы станций вводят парогазовые энергоустановки (ПГУ), в которых продукты сгорания топлива проходят последовательно газотурбинную установку (ГТУ) и парогенератор паротурбинного блока; или применяют тепловую схему с высоконапорным парогенератором турбинного блока выполняющим функцию камеры сгорания ГТУ [2], [3].The invention relates to the field of nuclear energy, including steam turbine plants (STU) of nuclear power plants (NPP) of a double-circuit type with VVER reactors generating working steam in a steam generator with parameters P=3÷8 MPa and t=240-300°C. From the steam generator, usually saturated or slightly superheated working steam enters the turbines, followed by expansion in the turbines to P k \u003d 3 ÷ 5 kPa and T k \u003d 297-306 K. For the operation of double-circuit steam turbines, special wet steam turbines are used that operate on wet steam. Under these conditions, turbine blades are exposed to unacceptably strong erosion, so it is necessary to reduce the steam flow rate in the turbine stages, and this leads to a decrease in U / C f , causing a sharp drop in efficiency. 3.25. [1] and the efficiency of saturated steam turbine plants does not exceed η oi =33-35%. A diagram of such a nuclear power plant is shown in Fig. 1.29. b [1]. In order to increase the efficiency of power plants of thermal power plants, including nuclear ones, combined-cycle power plants (CCP) are introduced into the thermal circuits of stations, in which the products of fuel combustion pass sequentially through a gas turbine plant (GTP) and a steam generator of a steam turbine unit; or they use a thermal scheme with a high-pressure steam generator of the turbine unit that acts as a gas turbine combustion chamber [2], [3].
Недостатки аналогов [1], [2], [3].Disadvantages of analogues [1], [2], [3].
1. Сложность тепловой схемы:1. The complexity of the thermal scheme:
[1] - необходимость применять влажнопаровые турбины, эжекторы для отсоса воздуха из конденсатора, охладители эжекторов, подогреватели низкого и высокого давления, в системах регенерации, деаэратор; [2], [3] - необходимо, для утилизации теплосодержания выхлопа ГТУ использовать весь комплекс паротурбинного блока и комплекс газотурбинного блока, а это приводит к увеличению номенклатуры оборудования и эксплуатационных расходов всей энергоустановки, которые не отражаются на величине КПД энергетического комплекса. Здесь необходимо учитывать технико-экономическое обоснование всего проекта [2], [3].[1] - the need to use wet steam turbines, ejectors for air suction from the condenser, ejector coolers, low and high pressure heaters, in regeneration systems, a deaerator; [2], [3] - it is necessary to use the entire complex of the steam turbine unit and the complex of the gas turbine unit to utilize the heat content of the gas turbine exhaust, and this leads to an increase in the range of equipment and operating costs of the entire power plant, which do not affect the efficiency of the energy complex. Here it is necessary to take into account the feasibility study of the entire project [2], [3].
2. Низкие значения КПД:2. Low efficiency values:
[1] Из-за невысоких начальных параметров рабочего пара, пониженного относительного внутреннего КПД ηoi, экономичность турбоустановок АЭС насыщенного пара невелика и в лучших из них доходит до 33÷35% (КПД нетто). Наиболее близким к заявляемому решению (прототипом) является [1].[1] Due to the low initial parameters of the working steam, reduced relative internal efficiency η oi , the efficiency of saturated steam NPP turbine plants is low and in the best of them reaches 33÷35% (net efficiency). Closest to the claimed solution (prototype) is [1].
Недостатки прототипа [1].The disadvantages of the prototype [1].
1. Сложность тепловой схемы.1. The complexity of the thermal scheme.
2. Низкие значения КПД.2. Low efficiency values.
Цель изобретения.The purpose of the invention.
Упрощение тепловой схемы АЭС, повышение КПД паротурбинной установки АЭС двухконтурного типа. Цель достигается следующим: паротурбинная установка АЭС двухконтурного типа с реактором ВВЭР, содержащая во втором контуре циркуляции вертикальный парогенератор с экономайзерным участком, паровую турбину, конденсатор, питательный насос, подогреватель питательной воды, редуктор, электрогенератор, при этом весь термодинамический процесс турбоустановки второго контура проходит выше атмосферного давления, рабочий пар из парогенератора сжимается компрессором и подается в регулировочный клапан со сверхкритическим расширением рабочего пара и осевой подачей его в проточную часть турбины, с последующей подачей отработавшего пара в подогреватель питательной воды, где пар охлаждается и подается в конденсатор, конденсат из конденсатора подается питательным насосом в межтрубное пространство подогревателя питательной воды, а из него в экономайзер парогенератора, причем турбина, электрогенератор, компрессор связаны между собою кинематически через редуктор. Упрощение тепловой схемы достигается за счет исключения конденсатного насоса, охладителя эжектора, эжектора для отсоса воздуха из конденсатора, подогревателя низкого давления, внешнего сепаратора, вторичного перегревателя, паровой турбины низкого давления, системы регенеративного подогрева конденсата, деаэратора, - благодаря тому, что давление сверхкритического расширения принято выше атмосферного давления (Рн=0,15 МПа при tн=120°С и температуре конденсации ts=111°С). Повышение КПД паротурбинной установки достигается за счет увеличения теплоперепада срабатываемого в турбине от сжатия компрессором пара выходящего из парогенератора до Р0=4,5 МПа и t0=385°С и последующим сверхкритическим расширением рабочего пара до Рн, tн, - при этом получается скорость истечения пара в турбине Wp=920 м/с, что позволяет применять турбины с ηoi=0,7-0,8.Simplification of the thermal circuit of NPP, increase in the efficiency of the steam turbine plant of a double-circuit type NPP. The goal is achieved as follows: a steam turbine plant of a double-circuit type NPP with a VVER reactor, containing in the second circulation circuit a vertical steam generator with an economizer section, a steam turbine, a condenser, a feed pump, a feed water heater, a gearbox, an electric generator, while the entire thermodynamic process of the second circuit turbine plant passes above atmospheric pressure, the working steam from the steam generator is compressed by the compressor and fed into the control valve with supercritical expansion of the working steam and its axial supply to the turbine flow path, with the subsequent supply of the exhaust steam to the feed water heater, where the steam is cooled and fed to the condenser, condensate from the condenser is supplied feed pump into the annular space of the feed water heater, and from it to the economizer of the steam generator, and the turbine, electric generator, compressor are kinematically connected to each other through a gearbox. The simplification of the thermal scheme is achieved by eliminating the condensate pump, ejector cooler, ejector for air suction from the condenser, low pressure heater, external separator, secondary superheater, low pressure steam turbine, condensate regenerative heating system, deaerator, due to the fact that the supercritical expansion pressure taken above atmospheric pressure (P n =0.15 MPa at t n =120°C and condensation temperature t s =111°C). The increase in the efficiency of the steam turbine plant is achieved by increasing the heat drop generated in the turbine from the compression of the steam leaving the steam generator by the compressor to P 0 =4.5 MPa and t 0 =385 ° C and subsequent supercritical expansion of the working steam to P n , t n , - while it turns out the steam flow rate in the turbine W p =920 m / s , which allows the use of turbines with η oi =0.7-0.8.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом.The proposed device is illustrated in the drawing.
Графическое изображение состоит из одной фигуры ФигураThe graphic image consists of one figure Figure
1 «Паротурбинная установка АЭС двухконтурного типа».1 "Steam turbine plant of double-circuit type NPP".
Паротурбинная установка АЭС двухконтурного типа содержит в первом контуре реактор ВВЭР 1, вертикальный парогенератор с экономайзерным участком 2, насос первого контура 3, во втором контуре содержит парогенератор 2, компрессор 4, турбину 5, подогреватель питательной воды 6, конденсатор 7, питательный насос 8, электрогенератор 9, редуктор 10, регулировочный клапан со сверхкритическим расширением рабочего пара 11 (регулировочный клапан) [4].The steam turbine plant of a double-circuit type NPP contains in the first circuit a
Устройство работает следующим образом. Слабоперегретый или насыщенный пар из парогенератора 2 с параметрами P1=3,00 МПа, t1=300°С поступает в компрессор 4, где адиабатически сжимается приобретая параметры Р0=4,5 МПа, t0=385°С. После компрессора 4 рабочий пар поступает в регулировочный клапан 11, где сверхкритически расширяется до параметров Рн=0,15 МПа, tн=120°С, разгоняясь при этом до скорости Wp=920 м/с, срабатывает в турбине 5 скоростной напор на лопатках турбины 5 (турбина 5 может иметь одну или две ступени скорости).The device works as follows. Slightly superheated or saturated steam from the
После турбины 5 пар с параметрами Рн, tн поступает в подогреватель питательной воды 6, где подогревает питательную воду охлаждаясь при этом до Рк=0,15 МПа, ts ≈111°С и уходит в конденсатор 7, где конденсируется. Конденсат из конденсатора 7 подается питательным насосом 8 сначала в межтрубное пространство подогревателя питательной воды 6, а затем в экономайзер парогенератора 2. Турбина 5, электрогенератор 9, компрессор 4 связаны между собою кинематически через редуктор 10, чтобы согласовать собственные скорости вращения.After the
Предварительные расчеты показывают следующее: внешняя мощность ПТУ АЭС Ne=60 МВт; термический КПД ηА тер=0,593; расход рабочего пара G=40 кг/с; мощность компрессора Nк=10 МВт.Preliminary calculations show the following: external power of NPP STP N e =60 MW; thermal efficiency η A ter =0.593; working steam consumption G=40 kg / s ; compressor power N to =10 MW.
ЛитератураLiterature
1. Щегляев А.В. «Паровые турбины». М. «Энергоатомиздат», 1993 г. С. 58-64.1. Shcheglyaev A.V. "Steam Turbines". M. "Energoatomizdat", 1993. S. 58-64.
2. RU 2334112 C2 от 28.01.2005 г.2. RU 2334112 C2 dated January 28, 2005
3. RU 2553725 С1 от 05.05.2014 г.3. RU 2553725 C1 dated 05.05.2014
4. Ожигов Г.Е. «Гидрогазодинамика в науке и технике». Л., «Судостроение», 1970 г. Стр. 158, 159. Рис. 92.4. Ozhigov G.E. "Hydrogasdynamics in science and technology". L., "Shipbuilding", 1970. Pp. 158, 159. Fig. 92.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2779348C1 true RU2779348C1 (en) | 2022-09-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805458C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-10-17 | Николай Геннадьевич Кириллов | Nuclear power unit for nuclear-powered ships |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2124641C1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-01-10 | Закрытое акционерное общество "Агентство регионального развития" | Steam power plant and its operation process |
RU2279907C2 (en) * | 2003-04-28 | 2006-07-20 | Лобашинская Алла Владимировна | Method and the device for dispersion of the gas-liquid mixture |
RU2334112C2 (en) * | 2005-01-28 | 2008-09-20 | Виктор Николаевич Кириленко | Method of combined-cycle power plant efficiency increasing |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2124641C1 (en) * | 1997-12-19 | 1999-01-10 | Закрытое акционерное общество "Агентство регионального развития" | Steam power plant and its operation process |
RU2279907C2 (en) * | 2003-04-28 | 2006-07-20 | Лобашинская Алла Владимировна | Method and the device for dispersion of the gas-liquid mixture |
RU2334112C2 (en) * | 2005-01-28 | 2008-09-20 | Виктор Николаевич Кириленко | Method of combined-cycle power plant efficiency increasing |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805458C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-10-17 | Николай Геннадьевич Кириллов | Nuclear power unit for nuclear-powered ships |
RU2816927C1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-04-08 | Даниил Михайлович Аношин | Method of operating phase transition accumulator as part of double-circuit nuclear power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5564269A (en) | Steam injected gas turbine system with topping steam turbine | |
CN109356679B (en) | Nuclear energy steam-Brayton combined cycle power generation system | |
RU2691881C1 (en) | Thermal power plant | |
CN109386325A (en) | Nuclear power station heating power combined cycle system and method | |
CN101871732B (en) | Dry method single-pressure recovery generating system of waste heat for cement production line | |
CN103353239A (en) | Improved lime kiln exhaust gas waste heat power generation system and power generation method thereof | |
CN207261057U (en) | Nuclear power station heating power combined cycle system | |
CN106194431B (en) | Gas turbine presurized water reactor steam turbine combined cycle system without separator | |
RU2335641C2 (en) | Method of enhancing efficiency and output of two-loop nuclear power station | |
RU2779348C1 (en) | Steam turbine unit of a double-circuit nuclear power plant | |
US3992884A (en) | Thermal power plant | |
US2952602A (en) | Nuclear reactor vapour generating and power plant | |
CN206647143U (en) | TRT with resuperheat system | |
RU2547828C1 (en) | Steam-gas unit of two-circuit nuclear power plant | |
CN102588019B (en) | Saturated vapor thermodynamic cycle for turbine and relevant apparatus | |
RU2752123C1 (en) | Thermal power station | |
RU2749800C1 (en) | Thermal power station | |
RU167924U1 (en) | Binary Combined Cycle Plant | |
US3172258A (en) | Nuclear power plant | |
JP5183603B2 (en) | Power plant and operation method thereof | |
RU2391515C1 (en) | Electro-generating installation with carbon-hydrogen fuel | |
RU2768325C1 (en) | Thermal power plant | |
US3356074A (en) | Vapor generating organziation and method | |
RU2827760C1 (en) | Combined cycle gas turbine with waste-heat boiler and feed water instant boiling evaporators | |
RU2752680C2 (en) | Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines |