Применение вертикальных парогенераторов — дальнейший путь совершенствования энергоблоков с реакторами типа ВВЭР

Одним из путей совершенствования АЭС является повышение начальных параметров пара и оптимизация структуры тепловой схемы. Для АЭС с реакторами типа ВВЭР при неизменных параметрах первого контура (давлении и температуре теплоносителя на входе и выходе из реактора) параметры второго контура определяются минимальной разностью температур в парогенераторе.
В применяемых для энергоблоков с реакторами ВВЭР парогенераторах горизонтального типа вся поверхность нагрева работает как испаритель. Подогрев питательной воды, подаваемой непосредственно в паровой объем парогенератора, от температуры ?Пв (на выходе из системы регенерации турбоустановки) до температуры насыщения соответствующей давлению пара, осуществляется за счет конденсации части вырабатываемого пара. В этом случае, где — температура воды первого контура на выходе из парогенератора; Д^т1П — минимальный температурный напор в начале испарительного участка. При минимально возможном значении Д/т1П~ 10 °С принятое в блоках ВВЭР-1000 начальное давление пара р0~ 6,4 МПа является по существу предельным.
В горизонтальном парогенераторе величина поверхности нагрева не зависит от температуры питательной воды, поэтому при фиксированных параметрах первого контура ее оптимальное значение определяется только соотношением между изменением электрической мощности блока и поверхности нагрева регенеративных подогревателей, т. е. оправдано значение Пв» близкое к термодинамическому оптимуму (при р0= 6,4 МПа, пв—225 °С). Таким образом, при использовании горизонтальных парогенераторов в энергоблоках ВВЭР-1000 без изменения параметров первого контура нет возможности для дальнейшего повышения параметров второго контура.
Положение меняется при использовании вертикального парогенератора, так как имеется возможность выделить в зоне минимальных температур теплоносителя первого контура этого парогенератора часть поверхности нагрева для подогрева питательной воды от ?Пв до т. е. ввести экоиомайзерный участок фэк>0, где Фэк — тепловая мощность экономайзерного участка, и сР1 — соответственно расход и средняя теплоемкость теплоносителя в первом контуре на участке.
Сопоставляя выражения (1) и (2), приходим к выводу, что при неизменных параметрах первого контура и минимально возможной Д?т1П, при наличии экономайзерного участка, во втором контуре может быть получено-более высокое давление пара, причем тем большее, чей выше значение, т. е. чем ниже температура питательной воды.
При сохранении во втором контуре вертикального парогенератора такого же значения давления, как и для горизонтального парогенератора, минимальный температурный напор в случае вертикального парогенератора больше, чем горизонтального парогенератора, где — температура теплоносителя первого контура, соответствующая минимальной температурной разности в вертикальном парогенераторе. Вследствие этого средний логарифмический температурный напор для вертикального парогенератора выше, чем соответствующий логарифмический температурный напор М» горизонтального парогенератора, что в свою очередь дает выигрыш в поверхности нагрева для вертикального парогенератора. Как показывают расчеты, при р0=6,4 МПа этот выигрыш оценивается примерно в 20 % по поверхности нагрева.