CC BY
57
ВЕСТНИК 1/2013
1/2013
УДК 621.17 + 628.81
А.О. Мирам, В.М. Белов
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
АТОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В ТОПЛИВНОМ БАЛАНСЕ СТРАНЫ
Определена роль атомных источников теплоты в замещении органического топлива ядерным в сфере теплоснабжения. Рассмотрены варианты использования действующих энергоисточников в системах теплоснабжения, дана оценка целесообразности атомного теплоснабжения от источников различного технологического назначения.
Ключевые слова: атомный энергоисточник, система теплоснабжения.
В общем расходе топливно-энергетических ресурсов наибольший удельный вес имеют промышленные и коммунально-бытовые потребители. С каждым годом увеличиваются масштабы теплопотребления. На нужды промышленности расходуется 70...80 % годового теплопотребления. Суммарная потребность в теплоте промышленных предприятий значительно превосходит потребность в теплоте жилищно-коммунального сектора городов. Если последняя может быть удовлетворена полностью одним видом теплоносителя — горячей водой, то промышленность нуждается в теплоносителях различного вида и потенциала. Примерно для 50.60 % технологической нагрузки необходимо использование пара различных давлений и температур.
Для различных технологий требуется широкий спектр потенциалов пара (0,1.10 МПа); распределение его потребного количества неравномерно: до 60 % пара расходуется с давлением 0,8.1,4 МПа и до 25 % — с давлением 0,5.0,8 МПа [1].
Приведенные данные свидетельствуют, что решить одну из важнейших задач современной энергетики — снижение доли органического топлива в топливно-энергетическом балансе страны путем замены его ядерным — можно лишь в том случае, если атомные источники будут использоваться не только в производстве электроэнергии и снабжении теплотой коммунальных потребителей, но и в удовлетворении промышленной тепловой нагрузки [2, 3].
Вопросы теплоснабжения от атомных энергоисточников потребителей, потребность которых в теплоте может быть удовлетворена за счет горячей воды, в настоящее время в определенной мере решены: разработаны и реализуются проекты атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ), атомных станций тепло-снабжений (АСТ) и атомных теплофикационных установок (АТФУ) [4]. АЭИ позволяют экономически эффективно обеспечивать теплотой потребителей в широком диапазоне тепловых нагрузок. Значительно сложнее обстоит дело с обеспечением теплотой промышленных предприятий, которым в качестве теплоносителя требуется пар. Невозможность отпуска пара от атомных энергоисточников (АЭИ) традиционным путем обусловлена их удаленностью от центров потребления и требованиями ядерной безопасности. Разработка на специализированных промышленно-отопительных АТЭЦ (например, на базе гелиевых реакторов), удовлетворяющих этим требованиям, находится лишь на начальной стадии, и в настоящее время нет оснований ориентироваться на их использование в ближайшей перспективе. В связи с этим большую актуаль-
156
© Мирам А.О., Белов В.М., 2012
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
VESTNIK
MGSU
ность приобретает поиск новых решений, удовлетворяющих правилам ядерной безопасности по транспорту теплоты от АЭИ для пароснабжения, тем более, что разработка специализированных АТЭЦ не решает задачи отпуска теплоты в паре от действующих и строящихся АЭИ, имеющих значительный запас по ее отпуску.
Одним из таких решений, рассматриваемых у нас в стране и за рубежом, является использование высокотемпературной сетевой воды с последующим получением из нее пара в местных парогенерирующих установках или допущение вскипания в тепловых сетях с дальнейшей сепарацией пара и доведения его параметров до требуемых. В роли местного парогенератора могут выступать водопаропреобразовательные установки. Поскольку чаще всего требуется перегретый пар, его перегрев производят в подогревателях, например за счет использования вторичных ресурсов. Хотя применение данной схемы дает возможность охватить значительное количество потребителей, удаленных как от самой станции, так и друг от друга, даже при достаточно высокой температуре сетевого теплоносителя, отпускаемого со станции (tc = 200 °C), в местном контуре промышленного предприятия может быть получен пар давлением лишь порядка 0,6 МПа, что существенно ограничивает возможности применения такой схемы организации пароснабжения.
Использование в качестве местного парогенератора термокомпрессорных установок позволило бы устранить указанный недостаток и получить пар практически любых заданных параметров, однако необходимость специальной разработки таких компрессорных установок для сжатия пара не позволяет рассчитывать в ближайшее время на достаточно широкое внедрение указанной схемы.
Наиболее реальной в настоящее время является схема теплоснабжения с допущением вскипания теплоносителя, предусматривающая использование ядерного топлива для удовлетворения потребностей в теплоте района со смешанной промышленной и коммунально-бытовой нагрузками. При работе по такой схеме паровые котельные, расположенные в узлах нагрузки, переводятся на работу в смешанном режиме, а АЭИ обеспечивает не только соответствующую часть коммунально-бытовой нагрузки (в горячей воде), но и частично потребности в паре промышленных потребителей, находящихся на значительном удалении от источника. В этом случае от АЭИ отпускается теплота в виде горячей воды. Часть воды поступает в систему коммунально-бытового теплоснабжения, а часть — в модифицированные паровые котельные (например, в котельные с широко распространенными котлами типа ДКВР) на органическом топливе. При этом отпадает необходимость в использовании органического топлива на подогрев воды в системах регенерации и экономайзерах. При модификации такой котельной может быть сэкономлено до 25 % органического топлива.
Библиографический список
1. Немчинова А.С., Пейсахович В.Я. Основные закономерности формирования режимов теплопотребления промышленных предприятий // Промышленная теплоэнергетика. 1998. № 11. С. 44—48.
2. Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы. М., 1984. 280 с.
3. Яблоков А.В. За и против ядерной энергетики. М. : Медиа-ПРЕСС, 2011. 248 с.
4. Тепловые и атомные электрические станции. 2-е изд. / ред. В.А. Григорьев, В.М. Зорин. М. : Энергоиздат, 1989. 608 с.
Safety of building systems. Ecological problems of construction projects. Geoecology
157
ВЕСТНИК 1/2013
1/2013
Поступила в редакцию в октябре 2012 г.
Об авторах: Мирам Андрей Олегович — кандидат технических наук, профессор кафедры теплотехники и теплогазоснабжения, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8(499)183-26-92, [email protected];
Белов Виталий Михайлович — кандидат технических наук, доцент кафедры теплотехники и теплогазоснабжения, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8(499)183-26-92, [email protected], [email protected].
Для цитирования: Мирам А.О., Белов В.М. Атомные источники теплоснабжения в топливном балансе страны // Вестник МГСУ 2013. № 1. С. 156—158.
A.O. Miram, V.M. Belov
NUCLEAR SOURCES OF HEAT SUPPLY IN THE FUEL MIX OF RUSSIA
The authors analyze the role of self-contained heat sources in the process of replacement of organic fuel by nuclear fuel. The authors also consider alternative sources of heat supply and practical implementation of systems of nuclear heat supply.
The authors argue that various technologies require a wide range of steam capacities (0.1...10 MPA) and that the distribution of its quantity is uneven: up to 60 % of steam consumed at the pressure of 0.8...1.4 MPa and up to 25 % — t the pressure of 0.5...0.8 MPa.
The authors address one of major challenges of the energy consumption market — reduction of the share of fossil fuels in the fuel and energy mix of Russia. Fossil fuels may be replaced by the nuclear power if atomic sources are used not only in the production of electricity and heat supplies for end users, but also as sources of thermal power for industrial purposes.
Generation of heat for industrial purposes is more complicated, particularly when steam is required as a heat carrier. One of solutions under consideration is the use of high-temperature water to extract steam for heating purposes.
Key words: nuclear power sector, heat supply systems, thermal power, steam, pressure.
References
1. Nemchinova A.S., Peysakhovich V.Ya. Osnovnye zakonomernosti formirovaniya rezhi-mov teplopotrebleniya promyshlennykh predpriyatiy [Basic Patterns of Heat Consumption Modes of Industrial Enterprises]. Promyshlennaya teploenergetika [Industrial heat and Power Engineering]. 1998, no. 11, pp. 44—48.
2. Dement'ev B.A. Yadernye energeticheskie reaktory [Nuclear Power Reactors]. Moscow, 1984, 280 p.
3. Yablokov A.V. Za i protiv yadernoy energetiki [Nuclear Power Engineering: Pros and Cons]. Moscow, Media-PRESS Publ., 2011, 248 p.
4. Grigor'ev V.A., Zorin V.M., editors. Teplovye i atomnye elektricheskie stantsii [Thermal and Nuclear Power Plants]. Moscow, Energoizdat Publ., 1989, 608 p.
About the authors: Miram Andrey Olegovich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Heat Engineering and Heat and Gas Supply, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected]; +7 (499) 183-26-92;
Belov Vitaliy Mikhaylovich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Heat Engineering and Heat and Gas Supply, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected]; [email protected]; +7 (499) 183-26-92.
For citation: Miram A.O., Belov V.M. Atomnye istochniki teplosnabzheniya v toplivnom ba-lanse strany [Nuclear Sources of Heat Supply in the Fuel Mix of Russia]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 1, pp. 156—158.
158
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2013. № 1
