Спосіб створення циркуляції котлової води у пароутворюючій частині парогенератора та пристрій для його здійснення

1. Спосіб створення циркуляції котлової води у пароутворюючій частині парогенератора за допомогою процесу теплообміну на пучках труб по C2 2 95140 1 3 вання, і набраний із окремих листів, з отворами, занурений дірчастий щит з закраїнами, оснащеними опускними екранами, закріплений на несучому каркасі [2]. У двоконтурних теплових схемах атомних електростанцій парогенератор є пристроєм, що належить обом контурам і розподіляє їх між собою. У цій конструкції парогенераторів із природною циркуляцією не вдається провести її розрахунок, тому що неможливо надійно виділити циркуляційні контури. Можна тільки припустити, що вертикальні канали між трубками будуть слугувати опускними каналами, а власне трубні пучки - піднімальними. Саме виходячи з таких припущень, і компонувалася поверхня нагрівання парогенератора. Необхідність у розрахунку циркуляції в такому парогенераторі пов'язана з небезпекою запарювання окремих міжтрубних каналів і появою в зв'язку з цим відкладень на поверхнях нагрівання і пульсаційних режимів [2, с. 75]. Як показала двадцятип'ятирічна експлуатація цих парогенераторів на Південно-Українській і Запорізькій АЕС така природна циркуляція котлової води має недостатню кратність циркуляції, звідси недостатню швидкість води, яка омиває усі зони трубних пучків, наявність застійних зон і запарювання окремих міжтрубних каналів. Для парогенераторів ПГ-1000 проектом вибраний безсоляний, безнакипний водний режим роботи, але конденсатори турбін на даному рівні техніки не запобігають можливості, хоча і незначних, підсосів охолоджуючої води в них. А із-за частих підсосів охолоджуючої води і великої маси продуктів корозії тракту другого контуру, які надходять в парогенератор, безсоляний, безнакипний водний режим в ньому не вдається забезпечити при відсутності надійно виділених циркуляційних контурів, малої кратності циркуляції і прийнятій проектом продувки. Крім того, в умовах великої водяної ємності з величезними пакетами труб, які тісно розташовані, дуже утруднене видалення домішок і підвищених концентрацій іонів Са і Mg продувкою із усієї ємності парогенератора. У результаті суми цих негативних факторів відбувається накипоутворення на поверхнях нагрівання труб, виникає підшламова міжкристалева корозія і масове руйнування металу трубок, що призводить до необхідності заміни парогенераторів на нові і навіть кількаразовій. Задачею цього винаходу є усунення зазначених недоліків шляхом збільшення кратності циркуляції котлової води парогенератора, створення надійно виділеного циркуляційного контуру, умов більш ефективного видалення домішок і продуктів корозії продувкою і зменшенням відкладень шламу на поверхнях нагрівання до значень, які запобігають підшламовій міжкристалевій корозії трубок. Указаний технічний результат досягається тим, що у відомому способі створення циркуляції котлової води у пароутворюючій частині парогенератора, за допомогою процесу теплообміну на пучках труб поверхонь нагрівання і кипінням води при вільній конвекції у великій ємності, обмеженій корпусом барабанного типу і, набраним із окремих листів з отворами, зануреним дірчастим щитом з закраїнами, оснащеними опускними екранами, 95140 4 поряд з вільною конвекцією і природною циркуляцією, створюється і примусова циркуляція котлової води шляхом створення і використання кінетичної енергії витікання пари, яку утворюють при дроселюванні пари через отвори зануреного дірчатого щита і перекачування котлової води із-під парової подушки уверх на дірчастий щит. Заявлюваний спосіб відрізняється від відомого способу створення циркуляції котлової води в пароутворюючій частині парогенератора тим, що поряд з природною циркуляцією, створюють примусову циркуляцію котлової води шляхом створення і використання кінетичної енергії витікання пари, яку утворюють при дроселюванні пари через отвори зануреного дірчастого щита, і перекачування шляхом ежекції котлової води із-під парової подушки уверх на дірчатий щит. Такий спосіб може бути виконаний парогенератором нової конструкції для створення циркуляції котлової води в пароутворюючій частині парогенератора, що містить корпус барабанного типу з розташованими в ньому пучками труб поверхонь нагрівання і, набраний із окремих листів з отворами, занурений дірчатий щит над ними з закраїнами, оснащеними опускними екранами. Відміна парогенератора, який дозволяє здійснити новий спосіб циркуляції, полягає в тому, що занурений дірчастий щит виконаний з отворами у вигляді патрубків, верхні кінці котрих закріплені в листах щита, а нижні кінці розташовані нижче парової подушки, під рівнем котлової води, і усередині патрубків концентрично розташовані дроселюючі парові сопла, що з'єднані каналами з паровою подушкою. На Фіг.1 - зображено парогенератор для здійснення способу, загальний вигляд; на Фіг.2 - вузол А на Фіг.1; на Фіг.3 - розріз по Б-Б на Фіг.2. Парогенератор для здійснення способу створення циркуляції котлової води в пароутворюючій частині його містить такі складові: корпус 1 барабанного типу, розташовані в ньому пучки труб поверхонь нагрівання 2, набраний із окремих листів 3 з отворами 4, занурений дірчастий щит 5 з закраїнами, обрамленими опускними екранами 6. Занурений дірчастий щит 5 виконаний з отворами 4 у вигляді патрубків 7, верхні кінці котрих закріплені в листах 3 щита 5, а нижні кінці розташовані нижче парової подушки 8 під рівнем котлової води і усередині патрубків 7 концентрично розташовано дроселююче парове сопло 9, з'єднане каналами 10 з паровою подушкою 8. Спосіб створення циркуляції котлової води здійснюють в парогенераторі для його виконання таким чином. У результаті теплообміну між середовищами першого та другого контуру в барабані 1 парогенератора на пучках труб поверхонь нагрівання 2 відбувається бурхливе безперервне пузиркове кипіння - пароутворення із злиттям пузирів у міру просування до межі розподілу середовищ парової подушки 8. Парова подушка 8 утворюється завдяки опору проходженню пари дірчастим щитом 5, котрий служить для вирівнювання потоку пари по дзеркалу випаровування у барабані 1 парогенератора і запобігання виносу вологи. Величина парової подушки вибирається шляхом розра 5 хунку по завданню придатної швидкості витікання пари при дроселюванні через сопла 9, які розташовані в патрубках 7. Пар із парової подушки 8 надходить по з'єднуючих каналах 10 до парового сопла 9, де завдяки різниці тиску відбувається витікання пари із сопла 9 з розрахунковою швидкістю в концентрично розташований патрубок 7. А завдяки кінетичній енергії витікання пари із сопла 9, яке обмежене концентрично розташованим патрубком 7, заповненим котловою водою, відбувається ежекція води потоком витікання пари із-під парової подушки 8 уверх на дірчастий щит 5. При цьому вода, яка опинилася над дірчастим щитом 5, завдяки перекачуванню її знизу уверх ежекцією парою, вільно стікає між опускним екраном 6 закраїн дірчастого щита 5 і стінками корпуса 1 барабанного типу по опускній ділянці нового циркуляційного контуру на дно корпуса 1 парогенератора. А потім ця вода знову піднімається уверх завдяки конвекції при нагріванні на трубних пучках 2 і додатково завдяки нерозривності динамічного потоку перекачуваваної ежекцією води, де вона знову всмоктується в нижні кінці патрубків 7 кінетичною енергією витікання пари через сопла 9, створюючи таким чином, додатково до природної циркуляції, і примусову циркуляцію котлової води в пароутворюючій частині парогенератора, як зазначено стрілками на Фіг.1. А така змішана циркуляція, природна плюс примусова, збільшує кратність циркуляції котлової води в пароутворюючій частині парогенератора до 3-5, збільшує швидкість води в міжтрубному просторі пучків труб 2 на всій їх довжині, ліквідує застійні зони і зони можливого запарювання. Створення надійно виділеного циркуляційного контуру примусовою циркуляцією котлової води по замкнутому круговому руху рідини, зображеному на Фіг.1 стрілками, зносить продукти корозії і хімічні домішки цим круговим рухом по закону Бера, який А. Ейнштейн пояснив "Феноменом чашки чаю", в центр дна корпуса парогенератора [3, 4]. А знесені і зосереджені у локальній області ємності ці продукти корозії і хімічні домішки тепер удається більшою мірою видалити неперервною продувкою 95140 6 11 і забезпечити більш надійний безнакипний водний режим роботи парогенератора і навіть застосувати фосфатний режим, який більш надійно забезпечує видалення іонів Са і Mg. Завдяки створенню суми вищевказаних позитивних факторів у новому парогенераторі вдається забезпечити безсольовий, безнакипний водний режим роботи, завдяки чому зменшується розмір відкладень шламу на поверхнях нагрівання до значень, які відвертають підшламову міжкристалеву корозію металу трубок і їх руйнування, і збільшують таким чином строк служби парогенератора до проектної норми і навіть більше. У запропонованому способі і парогенераторі для його здійснення занурений дірчастий щит і дроселювання пари через його спеціальні отвори виконують не одну,а декілька функцій: зрівнюють швидкість виходу пари по всій площині дзеркала випаровування; створюють кінетичну енергію витікання пари, котра, по принципу пароструминного насоса, перекачує воду із-під парової подушки уверх на дірчастий щит, і створюють таким чином примусову циркуляцію котлової води, по замкнених надійно виділених кругових циркуляційних контурах, котра, по закону Бера, зносить і зосереджує у локальній ємності продукти корозії і хімічні домішки, вони більш ефективно видаляються неперервною продувкою. За рахунок збільшення кратності циркуляції котлової води збільшується деякою мірою інтенсифікація процесу теплообміну, паропродуктивність і надійність експлуатації парогенератора. Список використаної інформації і літератури: 1. Теплотехнический справочник, том 2. - М.: Энергия, 1976. 2. Маргулова Т.X. Расчет и проектирование парогенераторов атомных электростанций, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. 3. Энштейн А. Причины образования извилин в руслах рек и так называемый закон Бэра / Собр. науч. тр. М.: Наука, 1967, т. 4. - с. 74-77. 4. Френкель В.Я., Явелов Б.Е. Энштейн - изобретатель. - М.: Наука, 1982. - С. 149. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 95140 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601