Градирня аэс: Что такое градирня и как она работает?

На Курской АЭС-2 построили самую высокую градирню в стране

Авторизация
Регистрация

Сброс пароля

Подпишитесь на
«СР-КУРЬЕР»
Быстрая и маленькая, как атом, газета — доставляем свежие новости из «Росатома», России и мира прямиком в ваш почтовый ящик

Больше не показывать

Вы знаете больше и готовы рассказать?

У вас есть интересная история или вы знаете больше о теме, по которой мы уже выпустили материал. Поделитесь с СР любой идеей. Ждем ваших сообщений!

Прикрепить файл

Отправить

В конце октября рабочие подняли оболочку башенной испарительной градирни Курской станции до проектной отметки 179 м. Теперь она официально самая высокая в стране. Впечатляет башня и диаметром фундамента — 151,8 м. Невольно возникает вопрос: зачем градирне такие циклопические масштабы? Этот и другие вопросы мы задали специалистам Курской АЭС.

Почему градирни именно такой формы, бывают ли другой?

Градирня, или охладительная башня, — это устройство, предназначенное для охлаждения отработавшего в турбине пара с помощью направленного потока воздуха. Охлаждение циркулирующей воды происходит за счет воздушной тяги, которая образуется в градирне благодаря ее форме и высоте. Существуют разные типы градирен — в зависимости от их формы и внутреннего оснащения. Например, башенные, железобетонные или каркасно-обшивные, вентиляционные и сухие.

Почему они такие огромные?

На Курской АЭС-2 сооружают башенные испарительные градирни (БИГ). Именно такая форма является наиболее эффективной и популярной, потому что в ней естественным путем создается необходимый поток воздуха без применения дополнительного энергоемкого оборудования.

Энергия, которая получается в активной зоне реактора при ядерной реакции, передается теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник, в нашем случае это парогенератор, где вода второго контура вскипает от его энергии. Полученный при этом пар направляется на турбины, которые вращают электрогенераторы. После чего пар, потеряв часть энергии, попадает в конденсатор, где охлаждается огромным количеством воды, приходящей как раз из башенной градирни.

Как и в любой высокой трубе, в БИГ образуется тяга — восходящий поток воздуха. Вода подается насосами от конденсаторов турбины в градирню, где разбрызгивается с высоты 14,6 м до 11,5 м. Разбиваясь на мелкие капли размером 2–3 мм, она распределяется по всему объему БИГ, а далее попадает на оросительное устройство. При прохождении воды через ороситель происходит перераспределение и перемешивание (турболизация) потоков, в результате чего увеличивается охлаждающий эффект.

У самой
высокой
градирни
в стране скоро
вырастет
сестра-близнец

Такая подача воды позволяет установить четыре слоя оросительных устройств. При непосредственном контакте с воздухом она отдает ему тепло. Затем охлажденная вода попадает в чашу бассейна, а потом насосами вновь подается на охлаждение конденсаторов турбин.

Высота градирни напрямую зависит от климатических условий местности, где строится объект. Чем выше башня, тем больше скорость восходящего потока воздуха и тем эффективнее происходит теплообмен.

«В проекте ВВЭР-ТОИ учтен опыт эксплуатации градирен других атомных станций, благодаря чему мощность теплоотвода градирни Курской АЭС-2 увеличена примерно на 22 %. Чтобы повысить мощность, увеличили высоту. Конструкция в 179 м обеспечит стабильную работу энергоблока, не снижая энерговыработку даже в самый жаркий летний период. Испарительная градирня станции замещения способна охлаждать до 160 тыс. кубометров воды в час», — пояснил первый заместитель директора по сооружению новых блоков Курской АЭС Андрей Ошарин.

В сущности, БИГ выполняют ту же функцию, что и водоемы, — рассеивают в атмосферу избыточное тепло, выделяющееся при охлаждении воды. Но при этом контур является замкнутым, что значительно улучшает экологический аспект, охладительные установки снижают тепловую нагрузку на водоемы, которые ранее входили в процесс охлаждения технологического оборудования.

Как долго они служат и как часто их ремонтируют? Прогрессивные технические решения и применяемые современные материалы предусматривают эксплуатацию градирен до 100 лет. Первое обследование технического состояния БИГ проводится не позднее чем через год после ввода в эксплуатацию. В дальнейшем техосмотр проводится не реже одного раза в 5 лет: выявляются дефекты с указанием способов и сроков их устранения.

Есть ли у этих циклопов слабые места?

Оболочка вытяжной башни градирни возводится из монолитного железобетона и имеет форму гиперболоида вращения. Наклонная колоннада сборная и состоит из 50 пар железобетонных опор — колонн диаметром 900 мм. Кольцевой фундамент под вытяжную башню делается из монолитного железобетона и в поперечном сечении имеет форму прямоугольника. В соответствии с проектом Курской АЭС-2 для фундамента, колоннады и вытяжной башни градирни использовали бетон увеличенной прочности. Кроме того, при разработке рабочей документации проверялась прочность железобетонных строительных конструкций с целью не допустить прогрессирующее обрушение при локальном разрушении пары смежных колонн градирни или при наступлении экстремальных нагрузок — проектного землетрясения интенсивностью 6 баллов. При строительстве и эксплуатации градирен проводится постоянный мониторинг строительных конструкций, технологического оборудования и геотехнический мониторинг. Слабых мест нет.

Случаются ли на градирнях аварийные ситуации? Нет, не случаются. Чисто гипотетически отказ в работе градирен может привести к снижению генерации тепловой и электрической энергии.

Градирня достигла проектной высоты. Что дальше? «Следующий этап — монтаж сборного железобетона внутри градирни под водоуловителями, а также водоподъемных магистралей и подводящих трубопроводов. Когда это все соберем, градирня будет готова к эксплуатации», — рассказал вице-президент АСЭ, директор проекта по сооружению Курской АЭС Олег Шперле.

Кстати, проект Курской АЭС-2 предусматривает сооружение двух башенных испарительных градирен, по одной на каждый энергоблок. Так что монтажникам-высотникам предстоит еще много работы.

---

ЦИФРЫ

Процесс сооружения градирни занял 2 года 10 месяцев. Для бетонирования вытяжной баш ни использовался специальный гидрофобный бетон, он отталкивает воду и соответствует требуемым стандартам водонепроницаемости. Всего израсходовано около 14 тыс. куб. м бетонной смеси, такого количества хватило бы для строительства трех 16-этажных двухподъездных жилых домов. Работы велись с помощью уникального крана, способного постепенно наращивать свою высоту до максимальной в 200 м.

До рекорда Курской АЭС-2 (179 м) самой высокой в стране была вытяжная башня блока № 7 Нововоронежской АЭС (171 м), которая всего метр недотянула до знаменитой высотки — здания МИД России в Москве (172 м).

---

ЧТО ВЫШЕ

Градирня Курской АЭС-2 — 179 м
Здание МГУ — 183,2 м
Шуховская башня — 160 м
Спасская башня Московского Кремля — 71 м

Есть интересная история?

Напишите нам

Читайте также:

Федеральный номер «Страна Росатом» N°47 (559)

Скачать

Федеральный номер «Страна Росатом» N°47 (559)

Как совершенствуют ядерное топливо — стр. 6

Отчего люди не летают, как птицы, — ​ОТ и ТБ в комиксах — стр. 22

Мэр Ангарска Сергей Петров — о том, что удалось сделать в городе за семь лет — стр. 16

Скачать

На стройплощадке Курской АЭС-2 завершено сооружение самой высокой в России градирни

Источник: sdelanounas.ru

Завершено возведение башенной испарительной градирни энергоблока № 1 Курской АЭС-2. Она стала самой высокой в России — 179 метров. До этого пальму первенства в нашей стране удерживала градирня блока № 7 Нововоронежской АЭС (171 метр), которая по высоте сопоставима со зданием МИД России в Москве (172 метра).

Процесс сооружения самой высокой в России градирни занял 34 месяца. Для бетонирования вытяжной башни использовался специальный гидрофобный бетон — он отталкивает воду и соответствует требуемым стандартам водонепроницаемости.

Всего было израсходовано около 14 тыс. кубометров бетонной смеси — такого количества хватило бы для строительства трех 16-этажных двухподъездных жилых домов. Работы велись с помощью уникального крана, способного постепенно наращивать свою высоту (до максимальной в 200 метров).

«На строительстве градирни специалистами ООО „СМУ № 1“ был применен целый ряд инновационных решений, которые позволили ускорить процесс бетонирования без потери качества. Так на первых трех ярусах бетонирование велось с использованием 4 захваток, а на всех следующих только одной.

Свой опыт строители Курской АЭС-2 уже успешно передали индийским партнёрам, которые ведут строительство градирен на АЭС „Руппур“. Теперь, когда процесс бетонирования завершен, стоит задача монтажа сборного железобетона внутри градирни под водоуловителями, а также водоподъемных магистралей и подводящих трубопроводов. Завершение данных работ будет означать, что градирня готова к эксплуатации», — рассказал вице-президент — директор проекта по сооружению Курской АЭС АО «АСЭ» Олег Шперле.

«В проекте ВВЭР-ТОИ учтен опыт эксплуатации градирен других атомных станций, благодаря чему мощность теплоотвода градирни Курской АЭС-2 увеличена примерно на 22%. Чтобы повысить мощность, увеличили высоту. Конструкция в 179 метров обеспечит стабильную работу энергоблока, не снижая энерговыработку, даже в самый жаркий летний период. Испарительная градирня станции замещения способна охлаждать до 160 тысяч кубометров воды в час», — отметил первый заместитель директора по сооружению новых блоков Курской АЭС Андрей Ошарин.

Для справки:

Проект Курской АЭС-2 предусматривает сооружение двух башенных испарительных градирен — по одной на каждый энергоблок. Вытяжные башни работают в составе системы охлаждения АЭС. Вода циркулирует по замкнутому контуру, охлаждая системы и элементы в зданиях АЭС, в том числе отработавший в турбине пар.

Вытяжные башни выполняют ту же функцию, что и водоемы — рассеивают в атмосферу избыточное тепло, выделяющееся при охлаждении воды. Проектный срок службы строительных конструкций градирни — до 100 лет.Сооружение энергоблоков № 1 и № 2 Курской АЭС-2 осуществляется в рамках федерального проекта «Проектирование и строительство референтных энергоблоков атомных электростанций» Комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года.

Атомные градирни

Атомные градирни

Кевин Андерсон

26 февраля 2015 г.

Представлено в качестве курсовой работы для Ph341,
Стэнфордский университет, зима 2015 г.

Введение

Рис. 1: Градирня Arkansas Nuclear One, вид со стороны расстояние. (Источник: Викимедиа Коммонс)

Атомные электростанции несут на себе множество стигм. Некоторые из
эти коннотации законны, в то время как многие из них вымышлены. Один из
самые большие изображения и представления этих электростанций — массивные
градирни. Люди видят массивные, иногда высотой 600 футов,
гиперболоидные структуры с расстояния в несколько миль и немедленно связать их
с атомными электростанциями. На рис. 1 показан отличный пример того, как охлаждение
башню видно издалека. Интересно, что ядерный
электростанции — не единственные энергетические установки, использующие градирни; уголь и
другие станции, работающие на ископаемом топливе, используют башни. Большинство людей видели
изображения или иллюстрации этих массивных структур в контексте
связанных с атомными станциями, потому что средства массовой информации предпочитают использовать изображение в качестве
лицо атомной энергетики. Как культовый образ ядерной энергетики, почему
некоторые атомные электростанции используют эти башни, а другие нет?

Как работают градирни

Процесс начинается с корпуса реактора под давлением
в котором размещены топливные сборки. Эти тепловыделяющие сборки вызывают цепное деление
реакции, при которых выделяется большое количество тепла. Этот процесс нагревает
вода, подаваемая в теплообменник. После разной воды
превращается в пар в теплообменнике, он проходит через множество
турбины, которые присоединены к парогенератору, вырабатывающему энергию.
Затем он проходит через конденсатор, который снова превращает его в жидкость.
форма. Конденсатор действует как обратный теплообменник и охлаждает пар.
в воду. Конденсатор принимает холодную воду и производит горячую воду.
Градирня превращает горячую воду обратно в холодную. Так как
есть три круговорота замкнутой воды (первичный, который реагирует
непосредственно с ТВС, вторичный, охлаждающий первичный,
и третичная, которая охлаждает вторичную) вода, используемая в конденсаторе
нерадиоактивны и могут попадать в окружающую среду через
градирни. Весь этот процесс показан на рис. 2.9.0025

В башне есть вентиляторы, которые нагнетают воздух в нижнюю часть
структура в форме гиперболоида и также откачивает воздух сверху.
Это создает довольно сильный восходящий поток воздуха. Затем нагретая вода
высвобождается примерно на 10% от общей высоты. Когда эта вода падает, это
охлаждается восходящим потоком воздуха. Около 2% воды переходит в
пар и выпущен из верхней части. Остальное остывает и падает в воду
чаша на дне башни. Затем этот резервуар питает конденсатор.
с холодной водой. [1]

Рис. 2: Процесс работы градирни взаимодействует с другими системами атомной электростанции. (Источник: Викимедиа Коммонс)

Почему не все заводы используют градирни

Существует множество факторов, влияющих на решение
использовать или не использовать градирню. Градирни требуют большого
много воды, которая может быть очень дорогим ресурсом в некоторых частях
страны. Если растение не рядом с рекой или озером, его можно
трудно получить достаточное количество воды для растения. Есть и другие
проблемы с системой, включая: воздействие на водные организмы и
сбросные потоки. [2] Все эти факторы могут заставить правительство
запретить использование градирен, заставив инженеров и ученых использовать
другие методы. По этой причине каждая атомная электростанция должна быть
анализируются индивидуально. Кроме того, рядом с массивной градирней
в город может вызвать беспокойство у жителей. Несмотря на то, что башня
совершенно безвредна, структура действует как постоянное напоминание о
АЭС.

Заключение

Атомные электростанции – это больше, чем просто источник
энергия. Они символизируют бедствие, но также и способность человека использовать
экстремальное количество энергии. Во всех случаях инженеры хотят максимизировать
эффективность завода. Однако это не всегда происходит из-за
потенциальные риски атомных станций. В большинстве районов атомные станции
очень регламентированы, что препятствует способности инженера максимизировать
эффективность завода. Если бы не было правил, почти все заводы
будет использовать градирни. Несмотря на то, что градирни очень
эффективный и важный шаг в этом процессе, другие факторы, такие как климат
измениться, сократит их использование в ближайшем будущем. [3]

© Кевин Андерсон. Автор дает разрешение
копировать, распространять и демонстрировать это произведение в неизмененном виде, с
ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные
права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.

Ссылки

[1] JC Hensley, Ed., Градирня
Основы, 2-е издание (Marley Cooling Tower Co., 1985).

[2] Дж. Молбетч и Дж. Столлингс,
«Оценка
Экономика альтернативных технологий охлаждения», Энергетика
Машиностроение, 1 ноября 12.

[3] «Охлаждение
Градирни: понимание ключевых компонентов градирен и способы
Улучшите эффективность использования воды», Управление по энергоэффективности и
Возобновляемые источники энергии, февраль 2011 г.

Внутри градирни не место на земле

Силуэт градирен на горизонте — один из самых узнаваемых символов производства электроэнергии во всем мире. Но внутри этих массивных сооружений находится среда, не похожая ни на какую другую.

Когда градирни работают, потоки теплой воды каскадом спускаются к огромному пруду у его основания, охлаждая его при падении. Шлейфы водяного пара поднимаются сквозь конструкцию в воздух.

Но когда ее отключают — например, на техническое обслуживание — внутри градирни происходит совсем другое место. Огромная пустота космоса может быть устрашающе тихой. Даже малейший шум отдается эхом в его бетонной оболочке.

Имея высоту более 114 метров, каждая из 12 градирен Дракса имеет диаметр 86 метров у основания и 53 метра на вершине, и в них могла бы с комфортом поместиться Статуя Свободы. Все в них огромно, но это не бесхитростные бетонные массы, какими они кажутся издалека.

«Посмотрите на градирню, и вы можете подумать, что это прочная, толстая конструкция. Это не так», — объясняет Ник Смит, инженер-строитель Drax. «По сути, это как яичная скорлупа. Именно форма придает ему силу». Толщина типичной градирни в большинстве случаев составляет от 178 до 180 мм, или 7 дюймов.

Это свидетельство оригинального дизайна и конструкции, что они требуют такого ограниченного обслуживания более полувека после того, как планы были впервые составлены. Особенно учитывая их ежедневное использование.

Что делает градирня?

Вода является неотъемлемой частью производства тепловой электроэнергии. Он превращается в пар высокого давления при экстремальных температурах котла, а затем используется для вращения турбин и выработки электроэнергии. Вода в котле «деминерализуется» и очищается, чтобы предотвратить повреждение лопаток турбины и инфраструктуры.

После выхода из турбины пар снова охлаждается до чистой воды в конденсаторе, чтобы его можно было повторно использовать в котле. Для этого пар проходит по трубам, содержащим холодную воду из градирен, которая охлаждает и конденсирует пар, а также нагревает холодную воду примерно до 40 градусов по Цельсию, температуры, при которой она поступает в градирню.

Внутри башен теплая вода льется на то, что известно как пакет градирни, ряд стопок гофрированного пластика, которые расположены примерно на 30 метрах вверх по башне. Жара и высота башни создают естественный сквозняк. Это втягивает воздух из полостей в основании башни, называемых горлом, который охлаждает воду примерно до 20 ° C, когда она стекает вниз по трубе в пруд внизу. Затем он возвращается в конденсатор, где цикл охлаждения начинается снова.

Только около 2% воды уходит через верхнюю часть градирен в виде водяного пара – это то, что можно увидеть на выходе из верхней части градирен – а еще 1% возвращается в реку Уз для контроля уровня воды. Эти небольшие потери восполняются водой, взятой из Уз. Это подчеркивает гениальность конструкции башен, поскольку только их форма может так эффективно охлаждать воду в промышленных масштабах с минимальным воздействием на окружающую среду.  

Долговечный дизайн

Знаковая форма градирни известна как гиперболоид из-за ее внутреннего изгиба. Это делает их очень устойчивыми, но чтобы сделать их достаточно прочными, чтобы прослужить так долго, градирни Drax имеют дополнительную поддержку из железобетона.

«Бетон очень прочен при сжатии, но практически не имеет прочности на растяжение», — говорит Смит. «Поэтому наши градирни имеют как вертикальную, так и горизонтальную кольцевую арматуру, чтобы выдерживать любые возникающие растягивающие усилия. Именно совместная работа бетона и стали придает железобетону прочность».

Уровень проектирования и разработки градирен Drax еще более впечатляет, учитывая их возраст. «Строительство нашей первой башни было завершено в 1970 году и спроектировано в середине 1960-х», говорит Смит, указывая, «они были спроектированы в то время, когда не было огромных вычислительных мощностей, поэтому они вероятно, был бы разработан вручную ».

«Они были сконструированы с очень высокой степенью точности, даже когда большая часть используемого оборудования была бы ручной» добавляет он.

Сегодня проектирование и строительство градирни, добавляет он, потребует значительных вычислительных мощностей и сложного оборудования для разметки, чтобы обеспечить точность конструкции. Тем не менее, основные принципы формы башен и то, насколько хорошо они продолжали работать с момента их строительства, не дают особых оснований для отклонения от текущего дизайна.

На самом деле, эта стабильная производительность означает, что, даже когда природа производства электроэнергии развивается и включает новые виды топлива и технологии, градирни остаются неотъемлемой частью процесса.