Условия и параметры теплоснабжения от атомных котельных

Все возрастающий дефицит органического топлива, необходимость улучшения экологической обстановки в густонаселенных промышленных районах, высокий уровень тепловых нагрузок зоны эффективности атомных ТЭЦ обусловливают использование ядерного топлива для теплоснабжения на основе атомных котельных (АК).

Целесообразные масштабы концентрации тепловых нагрузок при сооружении АТЭЦ значительно превосходят оптимум укрупнения теп­лофикационных систем с ТЭЦ и котельными на органическом топливе, тогда как для АК они находятся примерно в этих же масштабах.

В крупных системах теплоснабжения существенно возрастает влияние затрат в тепловые сети. Например, при тепловых нагрузках около 3500 МВт (3000 Гкал/ч) и трех радиальных выводах тепломагистралей от АТЭЦ капиталовложения в тепловые сети почти вдвое превышают капиталовложения в АТЭЦ. В этих условиях возрастают требования к обеспечению надежности теплоснабжения.

Экономически целесообразный масштаб концентрации тепловых нагрузок для АТЭЦ свыше 1750 МВт, что вызывает размещение боль­шой электрической мощности вблизи крупных городов.

Для АК имеется техническая возможность создания низкотемпе­ратурного реакторного оборудования - экономически эффективного и экологически безопасного. На АК использование теплоты топлива близко к 100 %, так как в реакторе ее получают почти при той же тем­пературе, которая требуется для системы теплоснабжения.

По предварительным исследованиям, зона возможной конкурен­тоспособности систем теплоснабжения с АК находится в диапазоне тепловых нагрузок 900 - 1700 МВт. Экономическая конкурентоспособность АК в результате изменения стоимостных показателей на газомазутное топливо и существенных преимуществ АК при размещении их относительно потребителей теп­лоты будет находиться в более широком диапазоне тепловых нагрузок, начиная с 600-700 МВт. В некоторых районах со специфическими условиями (изолированность, сложность доставки топлива и оборудо­вания, отсутствие или ограниченность энергетических ресурсов и др.) целесообразным может быть сооружение АК малой и средней мощности при нагрузках 30-100 МВт.

Выбор единичной мощности (модуля) реактора и числа реакторов на АК определяется приростами тепловых нагрузок и условиями работы АК в системах теплоснабжения. Анализ существующих и прогнозируемых ежегодных приростов тепловых нагрузок в крупных системах тепло­снабжения показывает, что АК могут сооружаться при двух-трех очередях ввода тепловой мощности по 250 — 500 МВт.

Экономичность и надежность систем теплоснабжения с АК повы­шается при их совместной (последовательной) работе с котельными на органическом топливе на общую тепловую нагрузку при использовании последних для покрытия пиков тепловых нагрузок и для резерва. При этом АК работают в базовом режиме и их доля в покрытии годовой тепловой нагрузки находится в пределах 0,5—0,8 в зависимости от конкретных условий.

Система теплоснабжения с АК и пиковыми котельными на ор­ганическом топливе дает техническую возможность снизить капита­ловложения в тепловые магистрали. Так как теплота потребителям распределяется от обычных котельных, размещенных в центре тепло­вых нагрузок, по температурному графику 150/70°С, то температура прямой сетевой воды, циркулирующей по контуру АК — транзитные магистрали, не связанному с потребителем, может быть 170— 180°С, что существенно уменьшает расход сетевой воды. Величина температур сетевой воды не связана с какими-либо техническими ограничениями со стороны АК и может быть принята по минимуму затрат в тепловые сети и местные отопительные системы абонентов.

Чтобы повысить загрузку и эффективность АК, требуется оп­тимизация условий совместной (последовательной, параллельной) работы АК с другими источниками теплоты на общие тепловые сети в системах теплоснабжения. Надлежащая радиационная безопасность теплоснабжения от АК обеспечивается ее технологической схемой. По условиям размещения АК непосредственно или вблизи населенных пунктов могжет быть подземное и полуподзем­ное расположение реакторных установок в герметичных помещениях, позволяющих обеспечить максимальную степень безопасности атомных источников теплоты.

Снижение температуры теплоносителя в реакторах, что в основном определяет композицию активной зоны, значительно упрощает все инженерные проблемы, способствует повышению надежности и бе­зопасности. В настоящее время в России нет освоенных реакторов АК (единственная Воронежская АК практически не эксплуатируется, строительство Горьковской АСТ также было заморожено на этапе 80% готовности, Ивановская АСТ существует только в проектной документации, ее строительство так и не было начато). Имеются различные технические предложения и предпроектные про­работки. По конструктивно-компоновочным решениям большинство разработок основывается на концепции целесообразности использо­вания в АК реакторов с интегральной (блочной и моноблочной) схемой компоновки.