Однако проведенные исследования показали, что преимущества от выделения экономайзерного участка в вертикальном парогенераторе более эффективно использовать не для снижения площади поверхности нагрева, а для повышения начальных параметров пара, так как с увеличением давления во втором контуре относительное снижение среднего температурного напора в случае вертикального парогенератора меньше, чем горизонтального. Таким образом, с ростом параметров второго контура поверхность нагрева парогенератора с экономайзером увеличивается в меньшей степени, чем парогенератора без экономайзера.
Это соотношение в изменении величин поверхностей нагрева увеличивается в, пользу вертикального парогенератора, если учесть, что с повышением происходит некоторый рост относительной тепловой мощности экономайзерного участка, что приводит к повышению температуры /3.
Так, при постоянной тепловой мощности реактора и параметрах первого контура 325 °С; ?2“290°С, при начальном давлении р0= 6,4 МПа средняя логарифмическая разность температур для горизонтального парогенератора Д/Ср л=24,4°С, а для вертикального парогенератора при /дв— 220 °С и Д^т1п= 16,8 °С
где (?эк и Оисп — соответственно доли тепловой мощности экономайзерного и испарительного участков при условии равенства на этих участках коэффициентов теплопередачи.
Таким образом, разница между поверхностями нагрева двух типов парогенераторов при р0=6,4 МПа составляет ~29 %.
В результате повышения давления во втором контуре до /?о— 7,2 МПа для горизонтального парогенератора при А*т1п=4,6 °С А/Срл==14°С, а для вертикального парогенератора Д/срл~23°С, т. е. в этом случае разница между поверхностями нагрева составит ~б4 % в пользу вертикального парогенератора. Если учесть некоторую разницу в коэффициентах теплопередачи на экономайзерном и испарительном участках, то выигрыш в поверхности для вертикального парогенератора при /?0=6,4 МПа составит примерно 20%, а при р0= =7,2 МПа — около 45 %.
Описанное положение иллюстрируется сопоставлением рис. 2 и 3, из которых видно, что скорость изменения приведенных затрат на парогенератор с ростом давления существенно выше для горизонтального парогенератора, чем для вертикального (разница в угле наклона кривых 23рГ).
Оптимальное начальное давление определяется из значения, где суммарное изменение приведенных затрат в замещаемую мощность в пром-перегреватель и в систему регенерации; А3”г — изменение приведенных затрат в парогенератор.
Причем для вертикального парогенератора оптимальное значение р0, соответствующее 2ДЗР, будет всегда выше, чем для горизонтального, так как при одинаковом изменении тепловой экономичности с ростом р0 кривая Д3Г для вертикального парогенератора располагается ниже аналогичной кривой для горизонтального парогенератора и суммарная кривая 2ДЗр меняет знак производной в точке, соответствующей более высокому значению р0.
При применении вертикального парогенератора меняется и оптимальное значение температуры питательной воды. Если в горизонтальном парогенераторе затраты не влияли на значение оптимума, то в вертикальном парогенераторе оптимальное значение температуры питательной воды определяется как минимум разности приведенных затрат ДЗ^1, связанных с изменением мощности энергоблока, затрат в систему регенерации и промперегреватель ДЗРег + ДЗрПП и затрат в парогенератор Д3г.
На рис. 3 показано, как меняются приведенные затраты по составляющим в зависимости от давления во втором контуре и температуры питательной воды в интервале 180... 220 °С для энергоблока ВВЭР-1000 с вертикальным парогенератором. При этом повышение начального давления в вертикальном парогенераторе смещает оптимальную температуру питательной воды в область более низких значений.
При принятых в настоящее время параметрах первого контура для вертикального парогенератора оптимальные параметры второго контура составляют р0= ==7,2 МПа и Пв=200 °С. Эти параметры дают существенный экономический эффект по сравнению с р0= =6,4 МПа и пв— 220°С; они могут быть получены при некотором изменении структуры тепловой схемы.
В частности, оптимальную величину температуры питательной воды (~200 °С) можно получить за счет повышения давления в деаэраторе до 1,25 МПа и подачи конденсата греющего пара из одноступенчатого промежуточного пароперегревателя в напорную линию питательных насосов.
Режимах работы парогенератора сохраняется практически постоянная разность температур (21—Пв) благодаря подаче в линию питательной воды горячего конденсата СПП; повышение начальных параметров второго контура улучшает тепловую экономичность энергоблока примерно на 0,7 %; объемный расход острого пара снижается примерно на 17%, что позволяет снизить потери давления в трубопроводах и стопорно-регулирующей арматуре и получить дополнительный выигрыш по тепловой экономичности 0,2 %.
Применение вертикального парогенератора и структурная перестройка тепловой схемы могут дать при внедрении экономию свыше 1,0 млн. руб. капитальных вложений и ~700 тыс. руб./год приведенных затрат, что в сумме эквивалентно снижению удельных капитальных затрат для энергоблока с реактором ВВЭР-1000 примерно на 4руб/кВт (таблица) без учета снижения капиталовложений в реакторное отделение (строительную часть).
Осуществление указанных мероприятий требует создания деаэратора, рассчитанного на повышенное давление, и включения в тепловую схему дополнительного насоса для перекачки конденсата СПП. Однако эти затраты с избытком окупаются преимуществами, получаемыми в сравнении с тепловой схемой для горизонтальных парогенераторов. Перечислим важнейшие из этих преимуществ:, подача конденсата греющего пара СПП в тракт питательной воды повышает экономичность энергоблока за счет уменьшения мощности питательного насоса и снижения потерь при теплообмене; увеличение разности температур греющего и нагреваемого пара в одноступенчатом промперегревателе (вследствие роста р0) уменьшает поверхность нагрева по сравнению с двухступенчатым промперегревом; из тепловой схемы исключаются три ступени подогревателей высокого давления (ПВД) с суммарной поверхностью нагрева 15 000 м2 (шесть корпусов);
Использование вертикальных парогенераторов ни в коей мере не уменьшает безопасности работы реактора, так как запас воды в корпусе вертикального парогенератора не снижается по сравнению с горизонтальным парогенератором.
Таким образом, применение вертикального парогенератора и связанное с этим осуществление перечисленных мероприятий значительно упрощает тепловую схему, повышает надежность работы оборудования; позволяет осуществить единую по составу вспомогательного оборудования унифицированную тепловую схему для энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000, РБМК-1500, РБМ-КП-2400. При этом унификации подлежит следующее основное комплектующее оборудование турбоустановки: сепараторы-пароперегреватели, насосы конденсата СПП, подогреватели системы регенерации низкого давления, деаэраторы, турбопитательные агрегаты.