парогенераторы аэс. Характеристика парогенераторного оборудования. Арматура и гарнитура
 Скачать 0.96 Mb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Институт энергетики (ИнЭН) Кафедра «тепловая и атомная энергетика» имени А.И. Андрющенко (ТАЭ) ОТЧЁТ по производственной (технологической) практике На тему «Характеристика парогенераторного оборудования. Арматура и гарнитура» Выполнил студент группы с-АЭС-41 Нигмятуллин Р.Р Номер зачетной книжки: 172188 Руководитель практики от СГТУ: к.т.н. Ростунцова И.А. Руководитель практики от ЛАЭС: Ведущий инженер Кононенко А.В. Саратов 2021 Оглавление2 Введение 3 Назначение парогенератора в тепловой схеме 4 Требования к парогенераторам АЭС 9 Параметры парогенератора 12 Режимы функционирования арматуры II и III контуров 15 Список литературы 19 ВведениеЛенинградская атомная электростанция (ЛАЭС) — крупнейшая в России по установленной мощности действующая атомная электростанция (4187,6 МВт[3] по данным на 2018 год), расположена в Ленинградской области, в 35 км западнее границы Санкт-Петербурга и в 70 км от его исторического центра, на побережье Финского залива Балтийского моря в городе Сосновый Бор (5 км от АЭС). Сосновый Бор имеет статус города с ограниченным посещением. Строительство началось в сентябре 1967 года, первый энергоблок был введён в эксплуатацию в 1973 году, последующие — в 1975, 1979 и 1981 годах. В 2015 году станции были переданы новые энергоблоки строящейся станции ЛАЭС-2. Первый из них был введён в эксплуатацию в 2018 году. Станция обеспечивает более 55% энергопотребления г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области. В энергетическом балансе всего Северо-Западного региона на долю Ленинградской АЭС приходится 27%. Назначение парогенератора в тепловой схемеРабочий пар на АЭС может быть получен или непосредственно в ядерном реакторе, или же в специальном агрегате за счёт тепла, поступившего из ядерного реактора. В первом случае АЭС состоит из одного контура, соединяющего непосредственно ядерный реактор, который производит рабочий пар, и турбогенератор. Такие АЭС называют одноконтурными. Во втором случае необходимо иметь по крайней мере два контура. Один из них объединяет ядерный реактор и агрегат, вырабатывающий рабочий пар, — ПГ, а другой соединяет ПГ с турбогенератором. Выполненные по этой схеме АЭС называют двухконтурными. Принципиальная схема двухконтурной АЭС представлена на рис. 1 В таких АЭС производство рабочего пара осуществляется в специальной парогенераторной установке. Тепло для подогрева питательной воды до температуры насыщения, испарения ее в заданном количестве и перегрева пара вносится в парогенераторную установку первичным теплоносителем, который нагревается в реакторе. Таким образом, первичный теплоноситель является охлаждающей средой для реактора и греющей средой для ПГ. При такой технологии производства рабочего пара процессы выделения тепла и передачи его рабочему телу осуществляются в разных агрегатах. В качестве первичного теплоносителя применяются газообразные и жидкие вещества. Движение теплоносителя в первом контуре реактора осуществляется при помощи насоса (газодувки). Первый контур является замкнутым. Для очистки теплоносителя от примесей некоторое его количество выводится из контура. Поэтому в схеме предусматриваются специальные установки для обработки выведенного теплоносителя и для подготовки и ввода в контур соответствующего количества добавочного теплоносителя. Схема второго контура, включающего ПГ, турбогенератор и систему регенеративного подогрева воды, принципиально не отличается от рассмотренных схем рабочих контуров ТЭС и одноконтурной АЭС. На АЭС с реакторами, охлаждаемыми жидким натрием, предусматривается усложнение схемы из-за включения между реакторами и ПГ промежуточных теплообменных установок (см.рис. 3.11). В этих установках тепло от первичного теплоносителя передается другому теплоносителю (также жидкому натрию), являющемуся греющим для парогенераторной установки. Таким образом, схема подобной АЭС состоит из трех контуров. Однако по технологии производства рабочего пара такие АЭС относятся к двухконтурным, первый контур в которых усложнен последовательным включением промежуточного теплообменного устройства.  Общие характеристики и типы парогенераторов АЭСПроизводство рабочего пара на АЭС осуществляется или в ядерных реакторах, или в специальных: теплообменных установках ПГ. В ядерных реакторах помимо теплофизических и физико-химических процессов, свойственных обычным теплообменным установкам, протекают и нейтронно-физические процессы, обусловливающие специфичность этих агрегатов и выделение их в особый класс теплообменных аппаратов. В силу этого одновременное рассмотрение реакторных и парогенераторных установок АЭС в одном учебном курсе является нецелесообразным. Однако следует иметь в виду, что основные закономерности теплофизических и физико-химических процессов, протекающих в ПГ АЭС и в реакторах, охлаждаемых водным теплоносителем, во многом идентичны. Для реакторных установок необходим учет влияния на эти процессы весьма высоких тепловых нагрузок, более высоких скоростей теплоносителей и ионизирующего излучения. ПГ АЭС представляет собой единичный теплообменный аппарат или их совокупность. В ПГ осуществляется производство рабочего пара с использованием тепла, отводимого из активной зоны реактора охлаждающей средой, направляемой в поверхности нагрева ПГ. Этот агрегат наряду с ядерным реактором и паровой турбиной относится к основному оборудованию двухконтурной паротурбинной АЭС. В первый период развития ядерной энергетики ПГ были установлены и на нескольких одноконтурных АЭС в целях выявления их степени надежности и безопасности. Основные характеристики ПГ АЭС такие же, как и ПГ ТЭС: паропроизводительность, параметры пара и температура питательной воды. Важным показателем качества пара является его чистота (т. е. содержание примесей), а для насыщенного пара и влажность. В общем случае ПГ состоит из подогревательного (водяной экономайзер), паропроизводящего (испаритель) и перегревательного (пароперегреватель) элементов. Они могут быть совмещены в едином корпусе или же выполняться в виде самостоятельных теплообменников, включенных по охлаждающей реактор и нагреваемой в ПГ среде. Нагреваемая среда (вода, пароводяная смесь, пар) называется рабочим телом. Охлаждающая реактор среда называется первичным теплоносителем или просто теплоносителем. Движение рабочего тела в экономайзере и пароперегревателе однократное, принудительное. По способу организации рабочего тела в испарителе ПГ делятся на две группы: с многократной циркуляцией и прямоточные. Испарители с многократной циркуляцией в свою очередь разделяются на испарители с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией. В соответствии с этим и ПГ в целом делятся на три типа: прямоточные, с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией. Прямоточные ПГ характеризуются включением всех элементов в одну последовательную цепь с однократным принудительным движением в них рабочего тела за счет напора, создаваемого питательным насосом. Парогенераторы с естественной циркуляцией характеризуются многократным проходом воды через поверхность нагрева испарителя за счет естественного напора, возникающего из-за разности масс столбов жидкости, проходящей через опускную систему, и пароводяной смеси — через подъемную. Испаритель является замкнутым контуром (см. рис. 3.18, а). Парогенераторы с многократной принудительной циркуляцией также имеют многократное движение воды в замкнутом контуре испарителя, но за счет напора, создаваемого циркуляционным насосом, включенным в опускную систему (см. рис. 3.18, б). По виду первичного теплоносителя ПГ делятся на две группы: с жидкими теплоносителями и с газообразными. Движение теплоносителя принудительное. Показатель, характеризующий тепловую экономичность ПГ, — КПД. В ПГ имеет место только один вид потери тепла — в окружающую среду, но он невелик: 1—2 % Требования к парогенераторам АЭСТеплообменные аппараты широко применяются во многих отраслях промышленности: энергетике, химической и нефтеперерабатывающей промышленности и др. Поэтому целесообразно рассмотреть требования, предъявляемые к ПГ АЭС, и определить соответствие существующих типов теплообменных аппаратов этим требованиям. Основные требования к ПГ АЭС. 1. Схема ПГ и конструкция его элементов должны обеспечить необходимую производительность и* заданные параметры пара при любых режимах работы АЭС. Выполнение этого требования предусматривает наиболее экономичную работу станции как при нормальной, так и при переменных нагрузках. 2. Единичная мощность ПГ должна быть максимально возможной при заданных условиях. Это требование связано с улучшением технико-экономических показателей при укрупнении мощности единичного агрегата. 3. Все элементы ПГ должны обладать безусловной надежностью и абсолютной безопасностью. Поверхность теплообмена в ПГ выполняется из большого числа труб малого диаметра, т. е. в ней сосредоточивается большое число соединений труб первого радиоактивного контура* В связи с этим надежность работы АЭС в значительной степени определяется надежностью работы ПГ. Необходимо правильно решать вопросы радиационной защиты и: обеспечивать прочность всех элементов конструкции. 4. Соединения элементов и деталей ПГ должны обеспечивать плотность, исключающую возможность перетечек из одного контура в другой. Сколько-нибудь существенное попадание теплоносителя в рабочее тело недопустимо, так как паротурбинный контур не имеет биологической защиты. Проникновение рабочего тела в первый контур приведет к повышению радиоактивности теплоносителя и отложению радиоактивных продуктов коррозии в первом контуре. Наиболее опасны отложения продуктов коррозии на твэлах. В этом случае может произойти резкое уменьшение теплоотвода. 5. ПГ должен вырабатывать пар необходимой чистоты, что обеспечит надежность высокотемпературных пароперегревателей, а также надежную и экономичную работу турбины. 6. Конструкция элементов ПГ должна быть проста и компактна, должна обеспечивать удобство монтажа и эксплуатации, возможность обнаружения и ликвидации повреждений, возможность полного дренирования. 7. Схема и конструкция ПГ должны обеспечить высокие технико-экономические показатели. При проектировании ПГ бывают заданными вид и параметры теплоносителя и рабочего тела на входе и выходе. Поэтому особое значение для получения оптимальных технико-экономических показателей ПГ имеет правильный выбор его конструкционной схемы, материалов, размеров элементов поверхностей теплообмена, скоростей теплоносителя и рабочего тела. Необходимо принимать меры для снижения потерь в окружающую среду. Теплообменные аппараты по способу передачи тепла (принципу действия) делятся на две группы: смешивающие и поверхностные. В первых передача тепла осуществляется при смешении теплоносителя и рабочего тела в одном объеме, без поверхности теплообмена. Очевидно, что такой теплообменник наиболее эффективен и прост. Однако принцип смешения противоречит основным требованиям к ПГ АЭС. Поверхностные теплообменники, в свою очередь разделяются на регенеративные и рекуперативные. В теплообменниках регенеративного типа теплоноситель и рабочее тело попеременно проходят через теплопередающую поверхность. Во время движения горячего теплоносителя поверхность аккумулирует тепло, которое затем отдается рабочему телу во время его прохода через данную поверхность. Регенеративный тип. теплообменника, очевидно, неприменим в ПГ, так как невозможно достичь абсолютной плотности контуров и предотвратить переток теплоносителя и рабочего тела из одного контура в другой. В рекуперативных теплообменниках обе среды одновременно проходят через поверхность нагрева, а тепло от первичного теплоносителя передается рабочему телу через разделяющую их стенку. Конкретные конструкции теплообменников различаются конфигурацией поверхности теплообмена и схемой омывания ее теплоносителем и рабочим телом, конструкцией корпуса, типом камер и т. д. Конструкционное оформление теплообменников — ПГАЭС — во многом определяется параметрами и свойствами теплоносителей первого контура. Параметры парогенератораТемпература водного теплоносителя t1 на входе в ПГ тем выше, чем выше давление в реакторе p1. Технически можно осуществить реактор, трубопроводы и ПГ с давлением вплоть до критического. Но экономические соображения ограничивают давление в реакторе до 17 МПа. Реакторы, охлаждаемые водой, не допускают ее вскипания (за исключением поверхностного кипения), поэтому на выходе из реактора должен быть определенный недогрев dt_ до температуры насыщения ts1, соответствующей давлению p1 (рис. 2.1). Другой характерной температурой рабочего тела является температура его насыщенного пара ts2 при давлении в испарителе p2.  Изменение температур теплоносителя и рабочего тела в элементах ПГ представлено на t, Q‑диаграмме (рис. 2.1). По оси ординат t, Q‑диаграммы откладываются характерные для каждого элемента ПГ температуры, а по оси абсцисс — количество переданного тепла в экономайзере Q__ , испарителе Q___ , пароперегревателе Q__ . На рис. 2.2 приведена t, Q‑диаграмма ПГ, обогреваемого насыщенным паром.  Рис. 2.2. t, Q-диаграмма ПГ (теплоноситель —насыщенный пар) Как показывает анализ параметров ПГ, обогреваемых водой под давлением и насыщенным паром, последний как теплоноситель гораздо эффективнее воды. На выходе из активной зоны реактора на быстрых нейтронах температура натриевого теплоносителя составляет порядка 550 °∆C. Это позволяет производить в парогенераторах пар высоких параметров. Оптимум по давлению перегретого пара на АЭС с РБН лежит в диапазоне 14–18 МПа. Реализация цикла с высокими значениями давления требует применения промежуточного перегрева пара. На АЭС с реакторами БН-600 промежуточный перегрев осуществляется натрием до температуры острого пара. На рис.2.3 приведена t, Q-диаграмма ПГ, обогреваемого натриевым теплоносителем, который вырабатывает перегретый пар и осуществляет натриевый промежуточный перегрев пара. Это позволило использовать в составе блоков серийные турбоустановки и получать максимальный термический КПД цикла.  Режимы функционирования арматуры II и III контуров Рис.3 Расположение основных исполнительных механизмов и устройств системы защиты ПГН‑200М Таблица .1. Режимы функционирования арматуры II и III контуров
Список литературыЗорин В.М. Атомные электростанции. Вводный курс [Электронный ресурс]: Допущено УМО по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 140404 "Атомные электрические станции" направления подготовки дипломированных специалистов 140400 "Техническая физика" / Зорин В.М. - Москва: Издательский дом МЭИ, 2010. 184 с. Трухний А.Д. Основы современной энергетики. Том 1. Современная теплоэнергетика [Электронный ресурс]: "Допущено Учебно-методическим объединением вузов России по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки "Теплоэнергетика", "Электроэнергетика", "Энергомашиностроение" / Трухний А.Д. - Москва: Издательский дом МЭИ, 2011. Сафутин, В.Д. Решение проблемы хранения ОЯТ при продлении сроков службы АЭС / В.Д. Сафутин // Развитие атомной энергетики и возможности продления сроков службы атомных энергоблоков: конф. / Ядерное общество России − СПб., 1999г. − С.1 − 30. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||