Горизонтальный парогенератор к реактору ВВЭР – 1000

Теплотехнические характеристики и конструктивные особенности (2 часа)

Парогенератор обозначается: ПГВ – 4 или ПГВ – 1000.

 

Число парогенераторов (ПГ) на реактор – 4.

Мощность ПГ: электрическая – 250 МВт, тепловая – 750 МВт.

    Паропроизводительность – 1470 т/час.

Расход теплоносителя (ТН) при работе 4-х ГЦН – 21200 т/час.

Скорость ТН – 5 м/с.

   ПГ вырабатывает насыщенный пар с параметрами  ^оС.

Масса ПГ в сухом состоянии с опорами – 694т, без опор – 322т.

Объем воды первого контура – 20,5м³, воды второго контура – 125м³.

По способу циркуляции рабочего тела в испарителе (среды второго контура) ПГ относится к парогенераторам с неорганизованной естественной циркуляцией.

По корпусному исполнению – ПГ однокорпусной.

В ПГ экономайзер и испаритель совмещены по существу. Это означает, что они располагаются в одном корпусе, а вся поверхность нагрева работает в условиях кипения. Питательная вода нагревается до температуры насыщения за счёт конденсации части пара. Нагрев до температуры насыщения происходит на расстоянии ≈ 300 мм от дырчатого щита.

На рис.5 показан поперечный разрез ПГ.

ПГВ – 1000 состоит из следующих основных узлов:

1.Корпус парогенератора цилиндрический с эллиптическими днищами. Назначение –выдерживание давления воды второго контура и расположение внутрикорпусных устройств. Внутренний диаметр корпуса – 4000мм, длина – 13840мм. Толщина корпуса в средней части – 145мм, на днищах – 120мм. Материал корпуса и коллекторов ТН: сталь 10ГН2МФА. Опирается на две опоры. Опоры состоят из фундаментной и опорной частей с ложементами. Относительно опор корпус свободен для температурных перемещений. Также он раскреплен с помощью гидроамортизаторов с целью предотвращения динамических перемещений при землетрясении. Сейсмостойкость ПГ составляет 9 баллов.

 2..Трубчатка состоит из U – образных трубок Ø 16  1,4 мм из стали аустенитного класса марки 08Х18Н10Т. Количество трубок – 11000. Назначение – передача теплоты от теплоносителя к рабочему телу (воде второго контура). В верхних рядах трубного пучка 120

Рисунок 5. Парогенератор к реактору ВВЭР – 1000:

1 — входной коллектор теплоносителя; 2 — теплообменная поверхность; 3 — коллектор раздачипитательной воды; 4 — дырчатый погруженный щит; 5 — ввод питательной воды; 6 — жалюзийный сепаратор; 7 — пароотводящие трубы; 8 — паросборный коллектор; 9 — воздушники; 10 — отвод отсепарированной влаги; 11 — выходной коллектор теплоносителя

 

тру бок, а в нижнем ряду – 16 трубок. Верхний ряд труб расположен на 190мм выше поперечной оси корпуса. Высота трубного пучка – 2,2м. Он занимает около 78% площади поперечного сечения корпуса. Внутренняя поверхность трубок, контактирующая с ТН, полирована электрохимическим способом для снижения внутритрубных образований, скорости коррозии и гидравлического сопротивления. Внешняя поверхность шлифована, что также снижает скорость накопления отложений. Поверхность нагрева (трубчатки) составляет 6115м². U – образные трубки могут свободно удлинятся, чем полностью компенсируются температурные удлинения. Трубки расположены в шахматном порядке с шагами 19мм по высоте и 23мм по ширине из-за требования транспортабельности аппарата по железной дороге. Они дистанционируются с помощью планок волнистой формы (рис.6).

 

 

Рисунок 6. Элементы дистанционирования трубчатки:

1 – фигурная планка; 2 – стойка; 3 – промежуточная планка; 4 – трубка пучка

 

Шахматное расположение ухудшает условия работы трубчатки, так как способствует ее запариванию и снижает скорость циркуляции, а это, в свою очередь, приводит к увеличению скорости роста отложений на поверхности теплосъема и концентрированию коррозионно-активных примесей(хлорид-ионы, сульфаты и др.) под ними. Модернизация ПГВ-1000 предусматривает коридорное расположение трубок в пучке(ПГВ – 1000МК).

3.Погруженный дырчатый щит(лист). Он предназначен для выравнивания паровой нагрузки по проходному сечению аппарата за счёт равномерного подвода питательной воды в межтрубное пространство трубчатки и паровой подушки под щитом. Щит опирается на швеллеры. Перфорация щита отверстиями диаметром 13мм составляет 5%. Лист установлен на расстоянии 260мм от верхнего ряда труб.

Зазор равный 150мм между закраиной листа и корпусом ПГ выбирается из условия, чтобы скорость воды в нём не превышала 0,2 м/с, что обеспечивает равномерный подвод воды к трубчатке.

По всему периметру к щиту приварены листы (закраины) шириной 700мм и толщиной 8мм из стали 12Х18Н10Т. Они препятствуют выходу пара мимо листа и служат для организации паровой подушки под ним.

4.Сепаратор жалюзийный. Предназначен для отделения влаги от пара. Допускаемая влажность пара 0,25 % (после сепаратора). В пространстве между дырчатым щитом и сепаратором происходит гравитационная сепарация: крупные капли влаги под действием силы тяжести падают на дырчатый щит. Сепаратор состоит из пакетов жалюзи волнистой формы толщиной 0,8мм из стали 12Х18Н10Т. Пакеты располагаются под углом 26⁰ к вертикали в паровом пространстве на высоте 750мм от погруженного дырчатого листа. Сепарат сливается в корыто и отводится под уровень воды по отводящим трубам.

5.Коллектора теплоносителя (рис.7).

 

Рисунок 7. Коллектор теплоносителя:

1 – трубка воздушника; 2 – скоба; 3 – фланец; 4 – камера; 5 – кольцо переходное;

6 – штуцер дренажа

Предназначены для подвода, отвода и распределения ТН во внутритрубном пространстве трубчатки. Они жёстко присоединены к корпусу в нижней части, а верхние концы коллекторов свободны для термических расширений и располагаются в верхних косых патрубках. Уплотнения на коллекторах и косых патрубках выполнены из никелевых прокладок ø6мм (рис. 8).

 

 

Рисунок 8. Уплотнение верхней части коллектора теплоносителя:

1 – коллектор; 2 – патрубок люка; 3 – шпонка; 4 – крышка люка; 5 – крышка коллектора;

6 – трубка контроля протечек

 

Предусмотрен контроль протечек. Коллектор состоит из сплошной и перфорированной частей. Назначение перфорации – завальцовка (заделка) трубок пучка в тело коллектора. Также предусмотрена возможность открытия внутреннего пространства коллекторов для того, чтобы можно было изнутри выполнить ревизию и заглушить дефектные трубки, которые разрушаются сравнительно часто в местах их заделки в коллектора и дистанционирующих планок. Места заделки и дистанционирующие планки – основная причина выхода парогенератора из строя, что объясняется следующим. В процессе работы или из-за некачественной заделки трубок образуются щели – зазоры между трубками и металлом коллектора, куда проникает и упаривается вода, вследствие чего возрастает концентрация ионов хлора и сульфатов, а вследствие этого межкристаллитная коррозия под напряжением. По отношению к этой коррозии сталь 08Х18Н10Т недостаточно стойкая. Дистанционирующие планки – концентраторы отложений, в которых кратность упаривания составляет в среднем 3…6 и больше. С ростом кратности упаривания увеличивается концентрация вредных примесей и, как следствие, скорость коррозии.

     6. Распределительные коллектора. Предназначены для равномерного подвода питательной воды к трубчатке в межтрубном пространстве. Питательная вода подается в сторону горячего коллектора с целью выравнивания паровой нагрузки, то есть подаётся в ту зону, где больше температура теплоносителя, а поэтому интенсивнее парообразование.

 

Схема движения сред

Теплоноситель(вода первого контура) поступает из реактора во входной или иначе раздающий коллектор, который называются «горячим», так как температура воды в нем равна 320 ⁰С. Из него вода поступает в теплообменные трубки, то есть движется во внутритрубном пространстве двумя параллельными потоками, что способствует снижению скорости и, вследствие этого, гидравлического сопротивления. Далее вода, пройдя трубчатку, поступает в собирающий коллектор, который называют «холодным» (t = 290 ⁰С), а из него движется на всас ГЦН.

Направление среды с большим давлением в каналы (трубки) с меньшим диаметром приводит к снижению металлоемкости ПГ.

Питательная вода поступает из конденсатно-питательного тракта к патрубку входа питательной воды. Коллектор питательной воды расположен над трубным пучком в паровом пространстве. В него вварены раздающие трубы, расположенные между дырчатым щитом и трубным пучком на «горячей» половине ПГ. В межтрубном пространстве вода нагревается до температуры насыщения, превращается в пар, который проходит через дырчатый лист и осушается на первой ступени сепарации (гравитационной), затем влага улавливается в жалюзийном сепараторе. Сухой насыщенный пар проходит далее через пароприемный щит и по десяти пароотводящим трубам диаметром 219х16мм поступает в коллектор пара и из него в паропровод.

Модернизация ПГВ -1000

Опыт эксплуатации первых ПГВ-1000 выявил недостатки конструкции, из которых основные – это разрушение коллекторов ТН в зоне межтрубных перемычек и неравномерная паровая нагрузка.

Причины разрушения коллекторов ТН:

1.Заклинивание верхних концов коллекторов в косых патрубках из-за малого зазора.

2.Жёсткий режим сверления отверстий под заделку трубок (большая скорость подачи сверла). Такой режим приводит к наклёпу, т.е. охрупчиванию стали.

3.Заделка трубок взрывом. Также способствует охрупчиванию материала коллектора.

Для устранения этих недостатков:

1.Разработан метод гидростатической заделки трубок с механической довальцовкой.

2.Коллектора разневолены, то есть увеличен зазор между коллектором и косым патрубком.

3.Заменен материал коллекторов ТН на сталь 12Х18Н10Т (перфорированная часть).

4. Изменена схема подвода питательной воды: подвод под погруженный дырчатый щит.

Лекция № 6

Оптимизация компоновки трубных пучков горизонтальных ПГ (2часа)