Паровые котлы ТЭС

Классификация парогенераторов аэс и их особенности

В соответствии с тепловой схемой АЭС пар выраба­тывается либо непосредственно в ядерных реакторах кипящего типа, либо в парогеиераторах-теплообменни - ках, в которых осуществляется передача теплоты от теп­лоносителя, поступающего из реактора, к рабочей сре­де — воде, из которой получается пар. Парогенератор, следовательно, является обязательным элементом обо­рудования двух - и трехконтурных АЭС. В одноконтур­ных АЭС функции парогенератора выполняет ядерный реактор.

По типу теплоносителя различают парогенераторы, обогреваемые водой, газом или расплавленным метал­лом. Водный теплоноситель первого контура, являясь низкокипящим веществом, ограничивает возможность его нагрева до высокой температуры. Повышение темпера­туры воды первого контура требует поддержания в нем высокого давления, что связано с усложнением и удоро­жанием всего тракта первого контура.

Расплавленные металлы и газы не имеют ограниче­ний по температуре на выходе из реактора. Из-за бла­гоприятных теплофизических свойств высокотемператур­ный нагрев жидкого металла достигается без принятия особых мер по интенсификации теплообмена. Наоборот, неблагоприятные теплофизические свойства газа как теп­лоносителя при атмосферном давлении не позволяют организовать теплообмен при приемлемых коэффициен­тах теплопередачи. Интенсифицировать теплообмен мож­но увеличением массовой скорости газового потока, что достигается повышением давления газа в контуре. Сле­довательно, получение водяного пара высоких и сверх - крнтических параметров возможно только при примене­нии газа или расплавленного металла, являющихся вы­сокотемпературными теплоносителя. Так, температура теплоносителя на выходе из реактора (то же на входе в парогенератор) ■d/n = 600-f-650*C обеспечивает пере­грев пара стандартных параметров (р= 13-^-24 МПа, ^*.п = 545°С). t, Q-диаграмма такого парогенератора по­казана на рис. 24.1. На этой диаграмме по оси ординат отложены температуры теплоносителя и рабочей среды, а по оси абсцисс — количество теплоты, передаваемой поверхностям нагрева парогенератора.

Вода является низкотемпературным теплоносителем. Если поставить задачу получить перегретый пар при максимально возможном давлении (например, р= = 6,4 МПа, температура водного теплоносителя на вхо­де Ґ 1 = 320°С), то перегрев составит всего лишь около 20°С. Это иллюстрируется рис. 24.2. Полагая темпера­турный напор между теплоносителем (водой под давле­нием) и рабочей средой, необходимый по условиям активной теплопередачи Дї=25°С, при р—6,4 МПа мож­но обеспечить перегрев пара ДГ=17°С. Поэтому обычно АЭС с водным теплоносителем работают на насыщен­ном паре 5—7 МПа. Подача влажного пара в турбину вызывает эрозию парораспределительных устройств и снижает надежность турбины. Для предот­вращения этого необходимо небольшой перегрев пара,

Который бы не приводил к образованию влаги в паро­впускных устройствах. Этот перегрев целесообразно поддерживать около 20°С.

По мере прохождения через турбину пар увлажняет­ся и се ступени работают в зоне влажного пара. Это снижает экономичность электростанции и вызывает так­же эрозионное разрушение элементов проточной части ЦНД. Для удаления из пара влаги между цилиндрами турбины пар осушают и перегревают. Оба эти процесса организуют в одном агрегате — сепараторе-пароперегре­вателе СПП (рис. 24.3). Пар из ЦВД подводится сбоку в верхней части корпуса, проходит сепаратор, а затем последовательно омывает поверхности пароперегревате­ля и при температуре 24ГС выходит через верхнюю крышку в ЦНД. Серия СПП для отечественных турбин АЭС разработана ЗиО.

По компоновке парогенераторы АЭС различают вер­тикального и горизонтального типов. Парогенераторы с газовым и жидкометаллическим теплоносителями вы­полняются вертикальными. На АЭС с ВВЭР устанавли­ваются парогенераторы обоих типов. Каждому из них присущи свои достоинства и недостатки. Горизонтальная конструкция парогенератора технологична в изготовле­нии и надежна в эксплуатации. Вертикальные парогене­раторы компактнее горизонтальных, но конструктивные элементы и технология их изготовления сложнее, а при U-образной форме они требуют трубную доску большой толщины, приводящей к сложной и дорогой технологии крепления в них концов трубных элементов. В итоге суммарная стоимость аппаратов обоих типов примерно одинакова. Выбор того или иного типа парогенера­тора с этой точки зрения определяется технической под­готовленностью производства.

Горизонтальный парогенератор занимает в несколь­ко раз большую площадь, чем вертикальный той же па­ропроизводительности. Имея в виду стремление к повы­шению радиационной безопасности парогенератора, сле­дует отметить более высокую компактность вертикаль­ных аппаратов.

И

Эксплуатационные показатели и надежность верти­кальных и горизонтальных парогенераторов примерно - равноценны. Они полностью собираются и подвергаются контролю на заводе, допускают транспортировку по же­лезной дороге. С повышением мощности размеры гори­зонтального парогенератора возрастают, и при единич­ной мощности более 250—300 МВт его габариты чрез­мерно велики. Вертикальная конструкция позволяет су­щественно повысить единичную мощность парогенерато­ра, в котором все поперечное сечение нижней части за­полняется поверхностью нагрева, а сепарационный объем - вынесен в верхнюю часть корпуса. По условиям транс­порта по железной дороге теплообменную и сепарацион - ную части изготовляют на заводе отдельно с последую­щей сборкой на монтажной площадке.