Паровые котлы ТЭС

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.

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.

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.