IV. Выбор способа циркуляции рабочего тела.

Вследствие хлорной коррозии под напряжением при применении сталей аустенитного класса – испаритель с погружной поверхностью теплообмена и естественной или многократно принудительной циркуляцией – на выбор.

V. Компоновка сепаратора и элементов ПГможет быть любой

Парогенератор I^ой АЭС

Параметры теплоносителя были выбраны не оптимально.

( )

, .

Такие низкие параметры позволили получить пар также низких параметров Р = 1,4 МПа, t_п.вх = 105⁰, t_п.вых = 270⁰ – перегретый пар.

Как видно , следовательно экономайзер выделен в отдельную зону.

Парогенератор состоит их 3^х корпусов, последовательно включенных экономайзера, испарителя, пароперегревателя.

Пароперегреватель и экономайзер выполнены идентично: корпус и трубы имеют U-образную форму. Поверхность теплообмена набрана из 55 U-образных трубок диаметром 22 мм. Рабочее тело проходит в межтрубном пространстве, продольно омывая поверхности теплообмена.

Для достижения нужных скоростей прямые участки каждой трубки заключены в трубы чехлы ( ), таким образом, рабочее тело проходит по кольцевым каналам. Трубки крепятся к трубным доскам при помощи развальцовки и обварки.

Испаритель с погружной поверхностью теплообмена, представляющую 36 плоских змеевиков диаметром 21 мм. Поверхность теплообмена и сепаратор совмещены в одном корпусе. Испаритель работает на естественной циркуляции.

При конструировании, изготовлении и эксплуатации ПГ Первой АЭС были апробированы и лили в основу создания современных ПГ ряд прогрессивных технических решений:

1. Коллекторная раздача теплоносителя по трубкам.

2. Совмещение производства пара и его сепарация в одном корпусе.

3. Изготовление трубной системы из аустенитной стали и U-образных труб.

4. Способ заделки – развальцовка с последующей обваркой.

Конструкция ПГ с АЭС типа ВВЭР

Конструктивная схема ПГ – испаритель погружного типа с U-образными трубками. Трубная система соединена с корпусом ПГ с помощью внутренних коллекторов.

Экономайзерная зона совмещена с испарительной, т.е. подогрев питательной воды осуществляется за счет конденсации части пара.

Процесс производства пара и его сепарация осуществляется в одном корпусе. Тип сепаратора – гравитационный, что предусматривает его (ПГ) горизонтальное расположение.

Испаритель с погружной поверхностью принцип движения рабочего тела – естественная циркуляция.

Корпуса ПГ внутренним диаметром 3000 – 4000 мм имеют цилиндрическую часть длиной до 12000 мм, состоящую из центральной и двух боковых обечаек и эллиптических днищ. Центральная обечайка утолщена, вследствие ослабления отверстиями. В верхней части корпуса имеются патрубки для отвода пара, патрубок подвода питательной воды, и смотровые люки.

В нижней части корпуса в центральной обечайки вварены переходные патрубки для приварки коллекторов теплоносителя.

В нижней части корпуса также расположены штуцера периодической продувки и штуцер непрерывной продувки. Непрерывная продувка служит для поддержания в воде допустимых концентраций растворенных примесей, а также для отвода твердых веществ (образующихся при специальной обработки воды, так и шлам коррозионного происхождения).

Периодическая продувка предусмотрена из самых низких точек корпуса и служит для кратковременного сброса относительно больших количеств воды со значительным содержанием твердых частиц.

Питательная вода вводится в ПГ выше уровня одной трубой. Между трубой и корпусом имеется защитная паровая рубашка для предотвращения возникновении чрезмерных температурных напряжений.

Из трубы питательная вода по четырем перфорированным отводам направляется во входную зону поверхности теплообмена, где имеется большой температурный напор (зона входного коллектора), что несколько выравнивает паросодержание по сечению ПГ.

В паровом пространстве установлен жалюзийный сепаратор, а также паровой дырчатый щит.

Дырчатый погружной лист устанавливается в ПГ для выравнивания паровой нагрузки на поверхности зеркала испарения.

Для улучшения естественной циркуляции и уменьшения вероятности запаривания труб в теплые поверхности предусмотрены вертикальные коридоры.

Дистанционирование труб в пучке осуществляется волнообразными пластинами и прижимными планками. Разбивка труб квадратная и шахматная.

Основные характеристики горизонтальных парогенераторов типа ВВЭР

Конструктивная схема ПГ от блока к блоку постоянная, а D – возрастает, за счет совершенствования поверхности теплообмена (уменьшение диаметра и длины расположения труб).

Достоинства: большой объем воды (запас при аварии).

Недостатки такого типа ПГ:

1. Ограничение по мощности ПГ.

2. Высокая металлоемкость.

3. Влажность пара очень чувствительна к колебаниям уровня.

4. Нельзя выделить экономайзерный участок.

Вертикальные ПГ

Одним из путей повышения экономической эффективности блоков АЭС является увеличение единичной мощности ПГ.

Реализация этой задачи может быть осуществлена лишь созданием мощных ПГ вертикального типа.

Основные преимущества вертикальных ПГ

1. Более компактен и удобен для компоновки в защитной оболочке АЭС.

2. Повышается надежность работы теплопередающих поверхностей в режиме естественной циркуляции.

3. Повышается единичная мощность (из-за возможного перегрева пара).

В вертикальном ПГ процесс производства пара и его сепарация совмещены в одном объеме (также как и в горизонтальном).

При выборе конструктивной схемы использовались следующие положения:

1. ввод поверхности теплообмена в корпус осуществляется через вертикальный внутренний коллектор;

2. поверхность теплообмена в связи с этим образована винтовыми змеевиками.

Используется коллектор типа «труба в трубе». Теплообменная поверхность помещена в кожух. В его верхней части расположены 2 ступени сепарации:

1 ступень – центробежные сепараторы;

2 ступень – жалюзийные сепараторы.

Нельзя допускать, чтобы вода заливала выход из центробежного сепаратора.

Питательная вода подается в кольцевой зазор между кожухом и поверхностью теплообмена. Естественная циркуляция осуществляется за счет разности и весов столбов воды в кольцевом зазоре и пароводяной смеси в теплообменной поверхности ПГ.

Существует коллектор непрерывной продувки для обеспечения водного режима.

Недостатоктакого типа ПГ:

1. необходимо отработать сепарационные устройства;

2. входной и выходной вертикальный коллектор.

Конструкции зарубежных ПГ,

обогреваемых водой под давлением

В США горизонтальные ПГ применяются в первых американских АЭС «Шиппингпорт»

D = 720 т / ч; P_n = 4,8 МПа; t_S = 253⁰С; t_п.в. = 157⁰с;

Р_I = 14 МПа; Т_вхПГ = 280⁰; T_выхПГ = 266⁰ – малый раствор усов.

ПГ – двухкорпусный с выносным сепаратором.

Различие в конструкциях ПГ этой АЭС заключается в применении разных типов теплообменников испарителей. В первом типе применен U-образный корпус и U-образная поверхность теплообмена. В другом – прямой корпус и прямые трубы. Для уменьшения температурных напряжений поверхность теплообмена и корпус выполнены из аустенитной стали.

Оба ПГ зарекомендовали себя ненадежными в работе: трещины в теплообменной поверхности (хлорная коррозия под напряжением).

Такие конструкции имелись только на двух АЭС. Дальнейшее развитие шло по использованию вертикальных ПГ.

ПГ фирмы «Вестингауз электрик» (Westinghouse Electric) имеет следующую конструкцию.

В нижней части ПГ расположена поверхность теплообмена, изготовленная из U-образных труб. Трубы заделаны в трубную доску. Приваренное к трубной доске сферическое днище разделено перегородкой на две части, образующие раздающую и собирающую камеры теплоносителя.

Движение рабочего тела – естественная циркуляция.

К недостаткам следует отнести следующие:

1) выпадение шлама на трубную доску в застойную зону – идет процесс коррозии и разрушения;

2) большие температурные перепады в трубной доске.

Основными недостатками мощных ПГ с естественной циркуляцией является сложность конструкции, большие вес и габариты. В этих условиях значительные преимущества могут быть получены применением прямоточных ПГ.

Переход на прямоточную схему позволяет существенно упростить конструкцию ПГ, улучшить его весогабаритные показатели, облегчить транспортировку, обеспечить перегрев пара. Перегрев пара (слабый) на 20 – 30⁰.

Второй тип трубы имеют определенную волнистость. Характеризуется минимальным термическим напряжением и интенсификацией теплообмена.

Конструктивные схемы ПГ, обогреваемые жидким металлом

Характеристики теплоносителя и выбор параметров

Жидкие металлы – высокотемпературные теплоносители. Необходимость их применения вызвана внедрением быстрых реакторов, требующих высоких удельных теплосъемов в активной зоне.

Из всех жидких металлов лучшим является натрий (Na).

Максимальная температура Na в реакторе и ПГ определяется максимальной жаростойкостью применяемых конструкционных материалов.

При 500⁰С ; ; ; ; .

При малой вязкости Na требуются малые затраты энергии на прокачку. С точки зрения теплофизических свойств обладает ценными свойствами: высокая теплопроводность (примерно в 100 раз выше, чем у воды). Поэтому интенсивность теплообмена намного выше. Теплоемкость не высока, однако это не приводит к увеличению расхода теплоносителя, так как высока интенсивность теплообмена.

С точки зрения ядерно-физических свойств Na имеет простую структуру, не разлагается, но сильно активируется (образуется долгоживущий нуклид).

С точки зрения физико-химических свойств Na оказывает слабое действие на конструкционные материалы (коррозия) и высокой химической активностью к воде.

Работающие в настоящее время РБН обеспечивают выходную температуру около 600⁰С. Это дает возможность осуществить паротурбинный цикл на стандартных турбинах ТЭЦ. Давление в I контуре не высокое, рассчитанное в основном на преодолении гидравлического сопротивления. Перепад температур может быть достаточно большим ~ 200⁰, что позволяет переносить большое количество тепла небольшим расходом.

Высокая температура позволяет осуществить цикл с перегревом пара, что повышает КПД.

Особенности выбора конструктивной схемы ПГ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: