Парогенераторы с водным теплоносителем
Парогенераторы АЭС с ВВЭР по характеру рабочих процессов, протекающих на стороне второго контура, различают двух видов: парогенераторы, в которых рабочая среда — вода кипит в объеме на погруженной в нее поверхности нагрева (парогенераторы с естественной циркуляцией) и в трубной системе либо в межтрубном пространстве плотного трубного пучка (прямоточные парогенераторы). Во всех аппаратах поверхность нагрева представляет собой трубчатую систему, при этом трубы имеют прямолинейную, U-образную, винтовую форму или выполняются в виде плоских ширм. Сепа - рационные устройства парогенераторов погружного типа располагаются внутри барабана — встроенные се - парационные устройства или в отдельном барабане — выносные сеперационные устройства.
Основными типами являются горизонтальный (рис. 24.4,а) и вертикальный (рис. 24.4,6—г) однокор - пусные парогенераторы с погруженной поверхностью нагрева и встроенными паросепарационными устройствами. Поверхности нагрева этих парогенераторов выполняют из труб малого наружного диаметра 12—22 мм при толщине стенки 1,2—1,5 мм. Количество таких труб исчисляется в мощных парогенераторах десятками тысяч. Они завальцовываются в трубные доски. Высокая плотность соединений особенно существенна, так как при малейшей утечке реадиоактивность переносится из первого контура во второй. Учитывая недопустимость повышенной загрязненности водного теплоносителя продуктами коррозии, все элементы первого контура выполняют из нержавеющей стали.
С целью уменьшения расхода металла для изготовления корпуса парогенератора теплоноситель, имеющий более высокие давление и температуру, пропускают внутри труб. Контур теплоносителя работает в режиме принудительной циркуляции. Для рабочего тела предпочтительна естественная циркуляция. Паровой объем барабана используется для выдачи пара с минимальным загрязнением. При этом конструкция устройств для очистки пара зависит от расположения барабана и условий подвода пара к зеркалу испарения. В горизонтальном парогенераторе (рис. 24.4,а) теплоноситель имеет переменную температуру по длине парогенерирующих змеевиков: на входе она максимальна, на выходе минимальна. Следовательно, и интенсивность парообразования неодинакова в различных участках барабана; различная также нагрузка зеркала испарения, для выравнивания которой устанавливают погруженный дырчатый щит, а также выполняют неравномерный подвод питательной воды к змеевикам. Так как средняя нагрузка зеркала испарения такого парогенератора невелика, то для получения пара удовлетворительного качества (ш^0,2%) применяют простые паросепарационные и паропромывочные устройства или ограничиваются только паросепарационными устройствами.
|
|
|
|
|
Рис. 24.4. Схемы парогенератора с водным теплоносителем. |
|
А — горизонтального; б — вертикального с U-образными грубами; в — то же с винтообразными трубами; г — то же с ширмами; 1 — корпус; 2 — U-образная трубная система; 3 — коллектор с трубной решеткой; 4 — трубная доска; 5 — подвод питательной воды; 6 — выход пара; 7 — подвод теплоносителя; 8— выход теплоносителя; 9 — разделительная обечайка; 10 — сепаратор; И—раздающие трубы питательной воды; 12 — пучок винтообразных труб; 13 — ширмы. |
|
И 11 І 11 І! |
ІНШІ |
В вертикальном парогенераторе (рис. 24.4,6—г) нагрузка зеркала испарения намного больше, чем в горизонтальном. Это вызывает повышенный унос влаги паром, и для уменьшения влажности пара используют достаточно большую высоту парового объема для двух - трех ступеней сепарации.
В вертикальных парогенераторах с U-образными трубами (рис. 24.4,6) обеспечивается самокомпенсация трубного пучка, и в этом их большое достоинство. Вместе с тем для них характерно наличие трубной доски большой толщины. У мощных парогенераторов при диаметре корпуса в суженной части 4000 мм толщина трубной доски достигает 600—700 мм. Изготовление таких досок, точное глубокое сверление большого числа отверстий и крепление в них труб поверхностей нагрева технологически сложны и дороги. В воде парогенераторов присутствует железоокисный шлам, удаляемый продувкой. Однако полностью его удалить из парогенератора с нижней трубной доской сложно — он может скапливаться в нижней части трубного пучка непосредственно у трубной доски. В слое шлама происходят глубокое упаривание влаги и повышение концентрации всех примесей воды в порах и каналах шлама, в том числе и хлор-иона н щелочей, которые приводят к разрушению трубок, выполненных из нержавеющей стали.
|
Рис. 24.5. Прямоточный парогенератор 500 МВт. 1 — вход теплоносителя; 2 — корпус; 3 — нижнее водораспределительное устройство; 4 — коллектор; 5 — верхнее водораспределительное устройство; 6 — трубный пакет (поверхность нагрева); 7 — верхняя трубная решетка; 8 — средняя трубная решетка; 9 — вертикальные прорези; 10 — вставка; 11—секторные каналы; 12 — ствол; 13 — нижняя трубная решетка; 14 — выход теплоносителя. |
Перспективны конструкции вертикальных парогенераторов без нижней трубной доски. Одна из таких конструкций представлена на рис. 24.4,е. Парогенератор состоит из двух частей. Нижняя часть служит для размещения поверхностей нагрева; они выполнены из витых нержавеющих труб, закрепленных в трубных решетках. Теплоноситель (вода) при давлении 16 МПа движется внутри труб. Вход и выход теплоносителя разделены перегородками (на рис. 24.4,а показан только вход теплоносителя). Питательная вода подводится выше трубной системы. Последняя погружена в воду, из которой получается насыщенный пар при давлении 6,4 МПа. Циркуляция воды естественная. Обрамляющая трубную систему разделительная обечайка с корпусом •образует опускное звено; внутри оболочки движение
Восходящее. Верхняя секция большого диаметра образует паровой объем, в котором размещаются паросепа - рационные устройства: первая ступень (грубая сепарация) — циклонные сепараторы с осевым подводом пароводяной смеси, вторая ступень (осушка пара) — вертикальные кольцевые жалюзийные сепараторы. В парогенераторах с винтообразными трубами хорошо обеспечивается самокомпенсация. Основной недостаток конструкции — технологическая сложность изготовления винтовой навивки, так как каждый ряд труб имеет свой угол наклона.
Перспективны парогенераторы с ширмовыми поверхностями нагрева (рис. 24.4,г). Ширмы представляют собой плоские системы труб, которые в целях создания конструкции с одинаковой длиной труб и обеспечения ее жесткости на середине высоты загнуты на 180°. Ширмы размещаются в вертикальных плоскостях радиально вокруг коллектора. В парогенераторах вертикального типа (рис. 24.4,а, г) коллекторы сравнительно небольшого диаметра и их толщина стенки меньше.
На рис. 24.5 показан вариант конструкции вертикального прямоточного парогенератора ВТИ мощностью 500 МВт. Парогенератор спроектирован с вертикальным корпусом и подводящими патрубками для входа питательной воды и отвода слабоперегретого пара. Коакси - ально в нем размещается коллектор с двумя водораспределительными устройствами, подводящими и отводящими патрубками водного теплоносителя. В кольцевом пространстве, образованном корпусом и центральным коллектором, располагается трубчатая поверхность нагрева, состоящая из двух пакетов труб 12X1,2 мм длиною 14 м. Верхний и нижний пакеты труб включены параллельно по теплоносителю и последовательно по рабочей среде. Последняя движется в межтрубном пространстве плотного пакета труб.
Описанная компоновка поверхностей нагрева и взаимное направление потоков теплоносителя и рабочей среды (рис. 24.6) позволяют организовать передачу теплоты с возможно большими температурными напорами и этим обеспечить приемлемую компоновку и габариты мощного парогенератора.
