Теплообменное оборудование. 5fan_ru_Теплообменное оборудование второго контура реактора ВВЭР. Принципиальная тепловая схема 3
 Скачать 1.38 Mb.
|
ОглавлениеПринципиальная тепловая схема 3 Принципиальна тепловая второго контура схема установки К-500-60/1500 4 Принципиальная тепловая схема второго контура установки К-1000-60/1500-1 4 Принципиальная тепловая схема второго контура установки К-1000-60/1500-2 5 Принципиальная тепловая схема второго контура установки К-1000-60/3000 5 Теплообменное оборудование второго контура реактора ВВЭР-1000 6 Парогенератор 6 Паровая турбина 7 Система сепарации и промежуточного перегрева пара 8 Конденсационная установка паровой турбины 9 Деаэратор 10 Подогреватели низкого давления 10 Подогреватели высокого давления 10 Теплофикационная установка 11 Литература 12 Обозначения. Здесь и далее будут использоваться следующие обозначения: К – конденсатор ПУ, ПЭ – подогреватель уплотнений и эжекторов П – регенеративный подогреватель ОД – охладители дренажа ПН – питательный насос С – сепаратор ПП – пароперегреватель Р – расширитель продувки парогенератора СП – сетевой подогреватель СН – сетевой насос ДН – дренажный насос ДНС – дренажный насос сетевых подогревателей КН – конденсатный насос ТП – турбопривод питательно насоса Ктп – конденсатор турбопривода ЦВД – цилиндр высокого давления ЦСД – цилиндр среднего давления ЦНД – цилиндр низкого давления СПП – сепаратор перегреватель ПНД – подогреватель низкого давления ПВД – подогреватель высокого давления ПН – питательный насос БН – бустерный насос СП – сальниковый подогрев БОУ – блочная обессоливающая установка СН – коллектор собственных нужд Б - бойлер ОД – охладитель дренажа Принципиальная тепловая схемаОсновой проектирования и эксплуатации атомных электростанций является тепловая схема. Тепловая схема АЭС отражает процессы передачи и преобразования энергии. В нее включают оборудования пароводяного тракта с технологическими связями между его элементами и с другим оборудованием электростанции. Принципиальная тепловая схема отражает суть технологического процесса . Такие схемы разрабатывают на стадии принятия основополагающих решений при проектировании АЭС. Принципиальная тепловая схема является основой для теплового расчета АЭС. Для решения различных задач, например, выдачи турбостроительному заводу технического задания на проектирование новой машины, выбора мощности и параметров основных агрегатов, установления тепловой экономичности АЭС в условиях иного в сравнении с заводским расчетом вакуума в конденсаторе и др. Для реактора ВВЭР-1000 существует 4 принципиальных тепловых схемы второго контура, зависящие от типа используемой турбоустановки: К-500-60/1500, К-1000-60/1500-1, К-1000-60/1500-2 или К-1000-60/3000. Рассмотрим их по порядку. Принципиальна тепловая второго контура схема установки К-500-60/1500 На схеме: 2 – парогенератор; 9 – Теплообменник; 10 – доохладитель; 11 – ионообменный фильтр; 12 – Турбина; 13 – Электрический генератор; 14 – Блочная обессоливающая система. Давление пара перед турбиной составляет 5,9 МПа, на входе в цилиндр среднего давления – 1,08 МПа Принципиальная тепловая схема второго контура установки К-1000-60/1500-1 Давление пара перед турбиной составляет 5,9 МПа, температура – 274,3 ˚C, Давление пара перед Цилиндром низкого давления – 1,1 МПа. Перед конденсатором пар имеет давление 0,004 МПа и температуру – 15 ˚C. Принципиальная тепловая схема второго контура установки К-1000-60/1500-2 В установке К-1000-60/1500-2 Цилиндр высокого давления объединен с цилиндром среднего давления. По параметрам давления и температуры в системе данная установка аналогична предыдущей установке Принципиальная тепловая схема второго контура установки К-1000-60/3000 Турбоустановка К-1000-60/3000 схожа с установкой К-1000-60/1500 по составу оборудования, но с некоторыми отличиями. Эта турбина имеет пять цилиндров – один высокого давления и четыре – низкого давления. Между ними расположены два совмещенных сепаратора-пароперегревателя СПП. Теплообменное оборудование второго контура реактора ВВЭР-1000ПарогенераторПарогенераторная установка – обязательный элемент любой двухконтурной АЭС, разделяющий первый и второй контуры и относящийся как тому, так и другому. Тепловой баланс парогенераторной установки АЭС с водоводяным реактором:  Здесь:  – расход теплоносителя, кг/с; – теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг*град); – температура теплоносителя на входе в парогенератор, град; – температура теплоносителя на выходе из парогенератора, град; – паропроизводительность, град; – энтальпия насыщенного пара, кДж/кг; – энтальпия питательной воды, кДж/кг.При одинаковой тепловой нагрузке расход теплоносителя обратно пропорционален разности энтальпий воды на входе и выходе из парогенератора. Уменьшение расхода теплоносителя при сохранении прежней его скорости позволяет уменьшить стоимость трубопроводов и главного циркуляционного насоса, а следовательно, цену одного производимого киловатта мощности. Но большая разность температур приведет к уменьшению тепловой экономичности станции, вследствие уменьшения температуры на выходе. Невысокие значения минимального температурного напора приводят для мощных АЭС с водо-водяными реакторами к образованию столь большим поверхностям нагрева парогенератора, что изготовление его в виде одного агрегата становится не возможным. Также невозможно создать ГЦН на такую производительность. Тем не менее, существует тенденция к укрупнению парогенераторов. Повышение параметров теплоносителя позволяет увеличить давление пара в парогенераторе и повысить экономичность АЭС. Поверхность нагрева парогенератора – система змеевиков малого диаметра, по которым течет теплоноситель как среда со значительно большим давлением. Существует два варианта парогенератора – вертикальный и горизонтальный. Для АЭС с ВВЭР принята горизонтальная конструкция парогенератора. Горизонтальный парогенератор имеет большую площадь зеркала испарения и существенно меньшую скорость пара на выходе в паровой объем. Однако, высота парового объема у него ограничена, так как определяется диаметром корпуса, а он в свою очередь железно дорожными габаритами. Мощность горизонтального парогенератора ВВЭР-1000, равная 250 МВт, по условиям железнодорожных габаритов является предельной. Поверхность теплообмена парогенератора проектируется с запасом 10-15%. Для поддержания солевого режима предусмотрено выведение части воды из парогенератора в виде непрерывной и периодической продувок с использование соответствующих штуцеров Технические характеристики парогенератора ВВЭР-1000
Паровая турбинаПаровая турбина – это тепловой двигатель роторного типа. Назначение турбины, как элемента тепловой схемы цикла – непрерывный процесс преобразования потенциальной (тепловой) энергии рабочего тела, в нашем случае пара, в механическую энергию вращения ротора. Преобразование энергии в паровой турбине происходит в два этапа. Сначала тепловая энергия пара преобразуется в процессе расширения в соплах в кинетическую энергию потока пара, затем на лопатках кинетическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора. В энергоблоках АЭС устанавливается одна или две турбоустановки, которые включают турбину, конденсационное устройство, систему регенерации, установку сепараторов-перегревателей, насосы и другое вспомогательное оборудование. Тихоходная турбина насыщенного пара К-1000-60/1500 мощностью 1000 МВт предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока ТВВ-1000-4. Турбина входит в состав моноблочного энергоблока с реактором типа ВВЭР-1000. Турбина конденсационного типа представляет собой одновальный четырехцилиндровый агрегат без регулируемых отборов пара, с сепарацией и с однократным двухступенчатым паровым промежуточным перегревом в СПП. Свежий пар подается к четырем комбинированным стопорно-регулирующим клапанам. Паровые фильтры установлены в корпусах клапанов. После регулирующих клапанов пар поступает в ЦВД. ЦВД выполнен двухпоточным и имеет семь ступеней давления на каждом потоке. Из ЦВД пар попадает в СПП, а затем в ЦНД. Цилиндры ЦНД двухпоточные, по семь ступеней давления на каждом потоке. Из ЦНД отработанный пар направляется через патрубки в конденсаторы. Паровая турбина типа К-1000-60/3000 мощностью 1000 МВт предназначена для работы в составе энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000 на насыщенном паре.Турбина представляет собой одновальный пятицилиндровый агрегат, состоящий из симметричного двухпоточного ЦВД и четырех симметричных двухпоточных ЦНД. Для удаления влаги и перегрева пара, поступающего в ЦНД, между ЦВД и ЦНД установлены четыре аппарата промежуточного СПП. Турбина работает на насыщенном паре с давлением пара перед стопорными клапанами 5,88 МПа и имеет семь нерегулируемых отборов пара для подогрева питательной воды в системе регенерации до температуры 218 ˚C. Срок службы турбин – 30 лет. Система сепарации и промежуточного перегрева параВ турбоустановке К-1000-60/1500 установлено четыре сепаратора пароперегревателя типа СПП-1000. СПП применяются для снижения конечной влажности пара, т. е. для обеспечения нормальных условий эксплуатации последних ступеней ЦНД путем сепарации и перегрева пара, отработавшего в ЦВД. Для улучшения работы сепарационной части СПП между ЦВД и СПП установлены четыре пленочных сепаратора, которые удаляют до 7% влаги. В состав системы промперегрева также входят: четыре сепаратосборника (СС), предназначенные для сбора влаги, отделенной из проходящего через сепарационную сеть СПП и отвода ее в ПНД, либо насосами слива сепаратора в линию основного конденсата за ПНД; два конденсатосборника первой ступени, отводящие конденсат греющего пара первой ступени либо в ПВД, либо в деаэратор; два конденсатосборника второй ступени, отводящие конденсат греющего пара второй ступени либо в ПВД, либо в деаэратор. Осушенный в сепараторе пар поступает в межтрубное пространство 1 ступени пароперегревателя, где происходит его окончательная сушка и частичный перегрев. Во второй ступени происходит окончательное перегревание пара. Греющим паром для первой ступени пароперегревателя служит пар первого отбора ЦВД турбины при давлении 2,7 МПа и температуре 228,1 ˚С. Греющий пар подходит к подводящим камерам первой ступени, где раздается по кассетам, и, конденсируясь, отдает тепло и перегревает пар. Греющим паром для второй ступени пароперегревателя служит острый пар давлением 5,7 МПа и температурой 272,3 ˚C. Греющий пар подходит к двум подводящим камерам второй ступени, из которых раздается по кассетам. Поверхность нагрева пароперегревателя выполнена из продольно оребренных труб, объединенных в шестигранные кассеты. Первая ступень пароперегревателя состоит из 80 кассет, вторая из 107 кассет. Кассета собранна из 37 продольных труб расположенных по треугольной разбивке. Характеристики СПП ПТУ К-1000-60/1500
Конденсационная установка паровой турбиныСистема предназначена для создания в конденсаторе турбины вакуума перед пуском и поддержание его оптимального значения в различных режимах работы. Процесс конденсации может идти при любом давлении, но чем ниже температура отвода теплоты цикла, тем выше тепловая экономичность ПТУ. Снижение давления в конденсаторе с 4 до 3 кПа повышает КПД установки на 2% и наоборот. Для мощной турбины размеры конденсатора становятся настолько большими, что появляется необходимость транспортировки его в разобранном виде. Создание абсолютно плотного конденсатора невозможно. Для подавляющего большинства конденсаторов присос охлаждающей воды считается неизбежным. Конденсационная установка турбины К-1000-60/1500 включает в себя: три конденсатора турбины типа К-33160, три одноступенчатых пусковых эжектора типа ЭПП-1-150м, три эжектора цирксистемы такого же типа, три основных трехступенчатых эжектора типа ЭПО-3-150, двухкамерный эжектор с конденсатором лабиринтового пара, эжектор уплотнений типа ЭЦ-15м четыре электромагнитных клапана, задвижку Ду150 для срыва вакуума, трубопроводы и арматуру. Компоновка теплообменной поверхности принята «ленточной» с достаточно большими свободными проходами для пара. Охлаждающая вода по трубопроводу поступает во входную камеру, проходит по трубкам нижней половины конденсатора, затем через трубки верхней половины в обратную сторону и из выходной камеры через трубопровод удаляется из конденсатора. Технические характеристики конденсатора типа 33160
ДеаэраторРастворенные в питательной воде агрессивные газы – кислород, углекислый газ попадает в нее с аэрированными потоками конденсата и с добавочной химически очищенной водой. Для предотвращения коррозии пароводяного тракта должна быть обеспечена устойчивая деаэрация питательной воды с тем, чтобы остаточное содержание растворенного кислорода в воде не превышало 10 мкг/кг. Деаэратор выполняет четыре основных функции: деаэрирует конденсат, поступающий из ПНД, обеспечивает надежную работу ПВД и парогенератора; повышает температуру конденсата до температуры насыщения, отвечающей давлению в деаэраторе; собирает высокопотенциальные дренажи и потоки; создает запас питательной воды для парогенераторов. Деаэраторный бак представляет собой горизонтальный сосуд цилиндрический сосуд цилиндрической формы. Деаэраторная колонка представляет собой вертикальный сосуд цилиндрической формы и устанавливается на деаэраторном баке с помощью специального переходного штуцера. В верхнюю часть колонки поступают холодные потоки, имеющие температуру ниже температуры насыщения. Снизу колонки также вводится греющий пар и пар от штоков клапанов турбины. Деаэраторная вода из колонки поступает в деаэраторный бак и далее к питательным насосам. Предусмотрен сброс воды от разгрузочных линий питательных насосов в деаэраторный бак. В корпусе установлены тарелки (перегородки). Основной конденсат проходит сверху вниз через тарелки, при этом дробясь на мелкие капли, которые охватываются движущимся снизу вверх греющим паром. Подогреватели низкого давленияИспользование регенерации низкого давления при подогреве основного конденсатора упрощает конструкцию турбины, повышает КПД блока. ПНД на ВВЭР-1000 – поверхностного типа, вертикальные, с нижним расположением водяной камеры. Трубная система подогревателей состоит из трубных досок и завальцованных в них трубок. Водяная сторона подогревателей давления находится под давлением конденсационных насосов. Характеристики ПНД
Подогреватели высокого давленияРегенеративные ПВД предназначены для подогрева питательной воды паром отборов турбины. В ПТУ ВВЭР-1000 применяю ПВД поверхностного типа с трубной системой из спиральных змеевиков. Каждый ПВД снабжен: Встроенным охладителем КГП; Регулирующим клапаном отвода конденсата из ПВД; Уравнительными сосудами для присоединения датчиков регулятора уровня и защит первого и второго пределов Греющий пар поступает в подогреватель сверху и движется навстречу нагреваемой питательной воде. Характеристика ПВД
Теплофикационная установкаТеплофикационная установка предназначена для централизованного теплоснабжения потребителей горячей водой. Максимальная теплофикационная нагрузка блока с турбиной К-1000-60/1500 при работе основных и пикового сетевых подогревателей составляет 836 МДж/ч при трехступенчатом подогреве сетевой воды от 70 ˚C до 150 ˚C. Основной сетевой подогреватель Б-1 питается паром из четвертого отбора турбины при абсолютном давлении 0,8 кгс/см², а подогреватель Б-2 – из пятого отбора турбины при абсолютном давлении 3 кгс/см². Для нагрева воды до 125 ˚C включается сетевой подогреватель Б-3. Принцип работы подогревателей основан на теплообмене в результате омывания греющего пара трубок, внутри которых протекает сетевая вода. Подогреватель состоит из сварного корпуса и двух водяных камер – верхней и нижней. По водяной струе подогреватели выполнены двухходовыми, в которых вода делает один ход по трубам вниз и один вверх. Сетевая вода подается в подогреватели сетевыми насосами СЭ-1250-140 производительностью 1250 м³/ч при напоре 14 кгс/см². На блоке установлены два сетевых насоса. Технические характеристики сетевых подогревателей
ЛитератураАтомные электростанции: учебник пособие / А. М. Антонова, А. В. Воробьев; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 275с. Антонова А. М., Вагнер М. А. Калугин Б. Ф. Общая энергетика: Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2003с – 387 с. Атомные электрические станции: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 1984. – 304 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||