Підвищення надійності роботи енергоблоків ВВЕР-1000 в умовах нерівномірності енергоспоживання.
Автор: Штемплюк Юрій Олександрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Штемплюк Ю. О., Римар Т. І. (керівник). Підвищення надійності роботи енергоблоків ВВЕР-1000 в умовах нерівномірності енергоспоживання. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2021. Розширена анотація У міру збільшення частки вироблення електроенергії на АЕС в загальному виробленні все гостріше постає питання про участь АЕС в регулюванні графіка навантажень енергосистеми. Враховуючи, що під час проектування і подальша експлуатація АЕС України здійснювались для базових режимів, то перехід на роботу на змінних режимах в умовах ВВЕР реалізується повільно і достатньо напружено. На сьогоднішній день спеціальними експериментами на ХАЕС підтверджена надійна робота ВВЕР-1000 в режимі зміни навантаження в діапазоні 100 – 75 – 100 % [1]. Хоча результат експериментів на ХАЕС є істотним прогресом в освоєнні маневрених режимів роботи АЕС з ВВЕР-1000, але енергетична система ставить більш жорсткі вимоги до розширення діапазону маневрування для АЕС. І поки вимоги енергосистеми не будуть задоволені, використання маневрених генеруючих потужностей на органічному паливі неминуче [2, 3]. У цих умовах набувають інтересу установки, які виробляють магнегаз за рахунок електроенергії АЕС в період зниження енергоспоживання [4]. Об?єкт дослідження – енергокомплекс АЕС з газотурбінною установкою. Предмет дослідження – методичні підходи до вирішення задач розрахункового обґрунтування підвищення енергоефективності енергоблоку ВВЕР-1000 за рахунок впровадження магнегаз-технології. Мета дослідження: підвищення надійності роботи енергоблоків ВВЕР-1000 шляхом створення перспективних високотемпературних енергетичних комплексів на основі паротурбінної технології з підвищеними техніко-економічними показниками. Для сучасної енергетики, як стаціонарної, так і для автономної, важливе значення отримують інтенсивні форми розвитку, висуваючи високі потреби до показників енергетичних установок. Розширювати регулювальний діапазон АЕС з ВВЕР вигідно перш за все збільшенням верхньої межі потужності діючого енергоблоку. Це дає можливість вважати комбінування АЕС і ГТУ для покриття пікових навантажень ще більш ефективним, ніж комбінування звичайних енергоблоків ТЕС і ГТУ. Постачання твердого палива на ТЕС України зменшується. Разом з тим спалюючи органічне паливо в різних видах ТЕС викидає в атмосферу значну частину квоти небезпечних матеріалів. Тому необхідно шукати альтернативу або ТЕС, або як мінімум виду палива яке використовується на ТЕС. Саме тому актуальною стала пропозиція використання магнегазу, який можна легко синтезувати в нічні періоди роботи АЕС на промислових установках. Магнегаз можна спалювати на газотурбінних установках, які розташовані на АЕС. Це вирішить відразу ж дві проблеми – по-перше знайдена альтернатива паливу, яке спалюється на ТЕС, а по-друге вже є готові агрегати, які налаштовані та готові працювати в енергомережі. Також, магнегаз відрізняється аномально високою теплотою згорання в розрахунку на одиницю об’єму (близько 21 ... 28 МДж/м3). Крім того, в продуктах згорання такого газу у великій кількості міститься кисень. Тобто магнегаз є одним з найбільш екологічно прийнятних газових палив. Коефіцієнт вироблення теплової енергії, включаючи теплоту згоряння магнегазу, по відношенню до витрат електроенергії для реакторів PlasmaArcFlowTM становить близько 3 ... 5 (включаючи витрати по втраті енергії на випрямлення струму). Основними хімічними реакціями, що проходять в реакторі, є газифікація вуглецю (графіту) і конверсія води та вуглецю у водень і оксид вуглецю. У роботі було виконано аналіз процесу отримання магнегазу та дослідження його властивостей, отримання експериментальних даних, порівняння результатів роботи з закордонними прототипами, аналіз результатів, які постійно вдосконалюється та модифікуються, а також застосовуються інноваційні методи досліджень. У роботі також пропонується використовувати вихлопні гази газотурбінних установок для перегріву пари після реакторної установки, а також для проміжного перегріву пари і підігріву живильної води паротурбінної установки. Ідея зовнішнього перегріву пари на атомних електростанціях від стороннього джерела теплової енергії є достатньо перспективною і може бути реалізована вже найближчим часом для підвищення потужності і ККД енергоустановок. В цьому випадку доцільно виділити зовнішній перегрівник пари в окремий блок, де у якості джерела теплової енергії можна використовувати будь яке паливо, у тому числі і магнегаз. При такому рішенні зберігається незмінним все устаткування реакторного цеху і реконструюється тільки турбінний цех, де встановлюється нова високотемпературна парова турбіна, зв’язана з потужним електрогенератором. Застосування проміжного перегріву пари до 620 °С дає можливість удвічі збільшити електричну потужність турбоустановки, при цьому її електричний ККД досягає 40,37 %. Ключові слова: енергокомплекс АЕС, ГТУ, магнегаз, проміжний перегрів пари. Перелік використаних джерел літератури: 1. Шавлаков А. (2016) Проблеми формування прогнозного балансу електроенергії. Енергоатом України. Вип.1 (42). 2. Енергетічна стратегія Україні на період до 2035 р. (2018) – Режим доступу: http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/control/publish/article?art_id=245239564. 3. Filimonov P., Krainov Y., Proselkov V. (1994) Status and Prospects of Activities on Algorithms and Methods in VVER-1000 Core Control. VVER Reactor Fuel Performance, Modelling and Experimental Support. Proceedings of an international seminar. St. Constantine. Varna. Bulgaria. 7 – 11 November. 4. Королев А.В., Комарова-Ракова Я.О. (2016) Дослідження можливості отримання «магнегаза» з водно-вугільної суміші. Ядерна енергетика та довкілля. № 2(8). С. 64 – 65.