130. Как устроена поверхность нагрева в вертикальном парогенераторе с естественной циркуляцией типа Sistem-80? Какие достоинства и недостатки связаны с формой этой поверхности?

ПГ имеет корпус, состоящий из двух цилиндров разных диаметров (4,7 м и 6,8 м), высотой 20 м. В нижней части корпуса находится теплообменный пучок из U- образных труб, закреплённых в плоской трубной доске. Под доской находятся камеры входа и выхода теплоносителя, разделённые перегородкой.

Недостатки:

Использование U-образных труб пучка, а значит разная длина труб, трудности изготовления, неравномерная нагрузка зеркала испарения, недоиспользование длинных труб,

Большая (~ 600 мм) толщина трубной доски, что затрудняет её изготовление и вызывает перерасход труб, уходящих в заделку;

Достоинства:

Существенно лучшая циркуляция за счёт большой высоты контура, что позволяет уменьшить шаги между трубами (размеры пучка) и опасность застоя пара;

131. Опишите схему движения теплоносителя и рабочего тела в вертикальном парогенераторе с естественной циркуляцией типа Sistem-80. Какой элемент организовывает естественную циркуляцию в этом парогенераторе?

Естественная циркуляция организована за счёт заключения пучка в кожух, внутри которого в межтрубном пространстве пучка поднимается пароводяная смесь, а в зазоре между кожухом и корпусом опускается вода. Подача питательной воды идёт через выделенный экономайзерный участок, где вода проходит внутри чехлов, окружающих часть труб, омывая их поперечно, и не смешивается с циркуляционной водой, пока не нагреется до кипения от теплоносителя на холодной части пучка.

132. Опишите сепарационное устройство вертикального парогенератора с естественной циркуляцией типа Sistem-80. Почему диаметр сепарационной части этого парогенератора больше, чем теплообменной?

В верхней части корпуса располагаются две ступени сепарации: циклонная и жалюзийная.

Большая нагрузка зеркала испарения в связи с его малой площадью, а значит сложная система сепарации влаги. Из-за сепарационных проблем пришлось даже увеличивать диаметр верхней части корпуса.

133. Каковы основные достоинства и недостатки вертикального парогенератора с естественной циркуляцией типа Sistem-80? Почему теплообменный пучок в таких парогенераторах существенно компактнее, чем у горизонтальных?

У таких ПГ есть ряд преимуществ перед горизонтальными:

• существенно лучшая циркуляция за счёт большой высоты контура, что позволяет уменьшить шаги между трубами (размеры пучка) и опасность застоя пара;

• допустимость больших колебаний уровня воды, что облегчит его поддержание;

• более компактная компоновка АЭС в целом, т.е. меньше площадь в плане, которую занимает оборудование первого контура;

• использование выделенного экономайзерного участка, что позволяет уменьшить поверхность нагрева;

С другой стороны имеются и серьёзные недостатки:

• использование U-образных труб пучка, а значит разная длина труб, трудности изготовления, неравномерная нагрузка зеркала испарения, недоиспользование длинных труб, т.е. те же проблемы, что и в горизонтальных ПГ;

• большая (~ 600 мм) толщина трубной доски, что затрудняет её изготовление и вызывает перерасход труб, уходящих в заделку;

• сильные вибрации труб и их износ о системы крепления (фреттинг-коррозия) в связи с высокими скоростями циркуляции;

• большая нагрузка зеркала испарения в связи с его малой площадью, а значит сложная система сепарации влаги. Из-за сепарационных проблем пришлось даже увеличивать диаметр (а значит и площадь F_зи) верхней части корпуса;

• застой циркуляции над трубной доской, где откладывается шлам и интенсифицируется коррозия.

?134. Как устроена ширмовая поверхность нагрева для советского проекта вертикального парогенератора с естественной циркуляцией? Какие достоинства обеспечивает эта конструкция?

Рассмотрим вариант с ширмовой поверхностью нагрева.По центру цилиндрического корпуса (диаметром 4 м и высотой h = 14 м) располагается вертикальный цилиндрический коллектор, через который входит и выходит теплоноситель. Диаметр коллектора 1,5 м, внутри него находится труба для разделения потоков теплоносителя. В коллектор заделаны трубы поверхности нагрева, выполненные в виде плоских ширм (330 шт), радиально расположенных вокруг коллектора.

Достоинства:

Трубы в ширмах сделаны одинаковой длины, а ширмы (все одинаковые) можно изготавливать на потоке и вести сборку целыми ширмами, а не по одной трубе;

Ликвидация плоской доски, а значит уменьшение толщины стенок и ухода труб в заделку, упрощение изготовления, исключение застоя пара и коррозии в местах заделки труб;

Облегчение контроля и глушения труб в коллекторе большого диаметра, куда можно попасть, сняв крышку и убрав трубу для разделения потоков.

?135. Опишите схему движения теплоносителя в ширмовой конструкции вертикального парогенератора с естественной циркуляцией. Как организована подача питательной воды в этом парогенераторе?

По центру цилиндрического корпуса (диаметром 4 м и высотой h = 14 м) располагается вертикальный цилиндрический коллектор, через который входит и выходит теплоноситель.

Питательная вода подаётся через кольцевой коллектор в чехлы выделенного экономайзерного участка.

136. Опишите схему циркуляции рабочего тела, сепарационные устройства, вертикального парогенератора с естественной циркуляцией и ширмовой поверхности нагрева. Какое свойство этого парогенератора облегчает работу системы сепарации влаги?

Циркуляция и сепарация организованы аналогично зарубежным конструкциям (кожух, внутри которого в межтрубном пространстве поднимается пароводяная смесь, а в зазоре между кожухом и корпусом опускается вода), циклонный и жалюзийный сепараторы.

Существенно более равномерная нагрузка зеркала испарения, что облегчает работу сепарационных устройств;

137. Какие достоинства и недостатки имеет вертикальный парогенератор с естественной циркуляцией и ширмовой поверхности нагрева? Каким образом можно проводит глушение дефектных труб в этом парогенераторе?

Предполагалось, что такие ПГ сохранят достоинства зарубежных вертикальных ПГ:

• существенно лучшая циркуляция за счёт большой высоты контура, что позволяет уменьшить шаги между трубами (размеры пучка) и опасность застоя пара;

• допустимость больших колебаний уровня воды, что облегчит его поддержание;

• более компактная компоновка АЭС в целом, т.е. меньше площадь в плане, которую занимает оборудование первого контура;

• использование выделенного экономайзерного участка, что позволяет уменьшить поверхность нагрева.

И ликвидируют ряд их недостатков, в том числе следующие:

• трубы в ширмах сделаны одинаковой длины, а ширмы (все одинаковые) можно изготавливать на потоке и вести сборку целыми ширмами, а не по одной трубе;

• существенно более равномерная нагрузка зеркала испарения, что облегчает работу сепарационных устройств;

• ликвидация плоской доски, а значит уменьшение толщины стенок и ухода труб в заделку, упрощение изготовления, исключение застоя пара и коррозии в местах заделки труб;

• облегчение контроля и глушения труб в коллекторе большого диаметра, куда можно попасть, сняв крышку и убрав трубу для разделения потоков.

?138. Как устроена поверхность нагрева в прямоточном парогенераторе с водным теплоносителем и перегревом пара? Какие достоинства и недостатки имеет эта поверхность нагрева?

В качестве примера рассмотрим ПГ АЭС Окони (США). В этом ПГ теплообменный пучок из прямых труб жёстко закреплён между плоскими трубными досками в цилиндрическом корпусе , диаметром 4,3 м и высотой h = 20 м.

Достоинства:

• очень простая конструкция пучка, трубы имеют одинаковую длину;

Недостаток:

• повышенные требования к очистке воды от примесей, как в любом прямоточном ПГ;

139. Опишите схему движения теплоносителя и рабочего тела в прямоточном парогенераторе с водным теплоносителем АЭС «Окони». С какой целью устанавливается кожух вокруг теплообменного пучка в этом парогенераторе?

. В трубах сверху вниз проходит теплоноситель, а рабочее тело движется в межтрубном пространстве.

Главная трудность в таких ПГ – обеспечить компенсацию температурных удлинений. Это достигается подбором материала и всемерным сближением температур труб и корпуса. Для этого пучок заключён в кожух с перегородкой для разделения потоков рабочего тела. Питательная вода подаётся в зазор между кожухом и корпусом и сразу нагревается до кипения паром, выходящим через окна в кожухе. Далее она опускается, входит в межтрубное пространство и, двигаясь вверх, испаряется и перегревается на 25є С. На перегревательном участке организовано поперечное омывание труб с помощью кольцевых перегородок. Далее пар идёт вниз между кожухом и корпусом и удаляется из ПГ.

?140. Каковы достоинства и недостатки в прямоточном парогенераторе с водным теплоносителем и перегревов пара? Почему использование таких парогенераторов не позволяет ликвидировать сепаратор-пароперегреватель в схеме АЭС?

Прямоточные ПГ имеют следующие преимущества перед ПГ с естественной циркуляцией:

• очень простая конструкция пучка, трубы имеют одинаковую длину;

• отпадает нужда в сепарационных устройствах, резко уменьшаются размеры и вес;

• перегрев повышает КПД АЭС (~ с 33 до 34,5 %) и уменьшает необходимую поверхность сепаратора – пароперегревателя.

Однако есть и серьёзные недостаткки:

• повышенные требования к очистке воды от примесей, как в любом прямоточном ПГ;

• возможность появления пульсаций расхода рабочего тела, как в прямоточных котлах ТЭС;

• затраты энергии на прокачку рабочего тела, которых нет у ПГ с ЕЦ.