Парогенератор

Авторы патента:

Полезная модель относится к ядерной энергетике, а более конкретно к парогенераторам атомных электростанций.

Задачей полезной модели является повышение мощности парогенератора.

Техническим результатом полезной модели является улучшение условий гравитационной сепарации за счет снижения набухания уровня пароводяной смеси в зоне максимальной паровой нагрузки у наружной поверхности входного коллектора теплоносителя, путем повышения равномерности выхода пара с зеркала испарения котловой воды.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный парогенераторе, содержащем корпус, входной и выходной коллекторы теплоносителя, к которым присоединен пучок горизонтальных теплообменных труб, расположен погруженный перфорированный дырчатый щит. Упомянутый щит состоит из нескольких секций, по крайней мере, из двух. Секции разбиты, по крайней мере, на две группы, например на три, с различной степенью перфорации. Причем степень перфорации у входного коллектора минимальна

Полезная модель относится к ядерной энергетике, а более конкретно к парогенераторам атомных электростанций.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является парогенератор, содержащий корпус, входной и выходной коллекторы теплоносителя к которым присоединен пучок горизонтальных теплообменных труб. Парогенератор снабжен погруженным перфорированным дырчатым щитом, предназначенным для обеспечения выравнивания скоростей выхода пара с зеркала испарения котловой воды и имеющим равномерную степень перфорации 3,7% либо 7,8%. (Трунов Н.Б. и др. Гидродинамические и теплохимические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР, Энергоатомиздат, 2001, рис.1.4).

Недостатком данного парогенератора является пониженная мощность, обусловленная набуханием уровня, в зоне максимальной паровой нагрузки у наружной поверхности входного коллектора теплоносителя, ввиду остаточной неравномерности выхода пара около 1,25 (Трунов Н.Б. и др. Гидродинамические и теплохимические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР, Энергоатомиздат, 2001), что приводит к ограничению мощности по условиям гравитационной сепарации пароводяной смеси.

Задачей полезной модели является повышение мощности парогенератора.

За счет меньшей степени перфорации происходит переток пара от входного коллектора, где выработка пара максимальна в зону выходного коллектора, где выработка пара минимальна. При таком устройстве повышается равномерность выхода пара с зеркала испарения и снижается набухание уровня котловой воды непосредственно у наружной поверхности входного коллектора теплоносителя. В результате повышается эффективность гравитационной сепарации и мощность парогенератора. Гидравлическое сопротивление прохода пара через упомянутый щит пропорционально квадрату скорости пара и обратно пропорционально степени перфорации. Согласно (Трунов Н.Б. и др. Гидродинамические и теплохимические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР, Энергоатомиздат, 2001) коэффициент остаточной неравномерности выхода пара с зеркала испарения парогенератора ПГВ-1000 составляет 1,25, следовательно, соотношение степеней перфорации секций у входного и выходного коллектора не может быть меньше чем квадратный корень из этой величины, то есть 1,1. В то же время, согласно (Трунов Н.Б. и др. Гидродинамические и теплохимические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР, Энергоатомиздат, 2001) максимальная и минимальная степень перфорации, при которой не возникает непроектных явлений в ПГ составляет 7,8% и 3,7% соответственно, следовательно, максимальное соотношение степеней перфорации не может превышать 7,8/3,7=2,1.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где

На фиг.1 представлен поперечный разрез парогенератора, а на фиг.2 - секционный дырчатый щит (продольный разрез), с разбивкой на группы.

Парогенератор состоит из корпуса 1 с пучком горизонтальных теплообменных труб 2, присоединенных к входному 3 и выходному 4 коллекторам теплоносителя. Сверху над пучком горизонтальных теплообменных труб 2 расположен погруженный перфорированный дырчатый щит 5, состоящий из отдельных секций. Секции разбиты, например, на три группы. Первая группа секций 6, расположенная вблизи входного коллектора имеет наибольший шаг отверстий, так, что относительная степень перфорации составляет, по результатам расчета, 4,6% от площади погружного перфорированного дырчатого щита 5, вторая группа секций 7, расположенная у выходного коллектора имеет уменьшенный шаг отверстий, в результате чего степень перфорации составляет 6,3% от площади погружного дырчатого щита. Третья группа секций 8, находящаяся в периферийной зоне погруженного дырчатого щита, имеет степень перфорации 6,8%.

Парогенератор работает следующим образом.

Греющий теплоноситель поступает в горизонтальные теплообменные трубы 2 из входного коллектора 3 теплоносителя, отдавая тепло теплоносителю второго контура (котловой воде), который при этом кипит. В процессе работы за счет генерации пара происходит набухание уровня пароводяной смеси возле входного коллектора 3 теплоносителя, поскольку здесь наибольшая температура теплоносителя и соответственно тепловой поток. Больший расход пара, проходя через отверстия погружного перфорированного дырчатого щита 5 вызывает набухание пароводяной смеси. В результате пространство для осуществления гравитационной сепарации по высоте ограничено. Уменьшение степени перфорации вблизи входного коллектора 3 снижает расход выхода пара, а излишки расхода перетекают в сторону выходного коллектора 4, где степень перфорации выше. В результате набухание уровня вблизи входного коллектора 3 уменьшается, что улучшает гравитационную сепарацию и дает возможность повысить мощность парогенератора.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает преимуществом по сравнению с прототипом. Внедрением предлагаемого решения достигается повышение мощности парогенератора.

Экономическая эффективность применения предлагаемого решения определяется увеличением мощности парогенератора и повышением выработки электроэнергии.

Наиболее целесообразно предложенное решение использовать в парогенераторах горизонтального типа для ядерных энергетических установок.

Парогенератор, содержащий корпус, входной и выходной коллекторы теплоносителя с присоединенным пучком горизонтальных теплообменных труб, снабжен погруженным перфорированным дырчатым щитом, отличающийся тем, что погруженный перфорированный дырчатый щит составлен, по крайней мере, из двух отдельных секций, разбитых, по крайней мере, на две группы, с различной степенью перфорации, причем группа, прилегающая к входному коллектору, выполнена с наименьшей степенью перфорации, а остальные группы с большей степенью перфорации, при этом соотношение степеней перфорации расположено в диапазоне от 1,1 до 2,1.