Регенеративная установка. Краткое техническое описание.

Содержание:

• Конструкции регенеративных подогревателей. Общие сведения.
• Регенеративная установка для турбины К-500-65/300.
• Подогреватель низкого давления. Описание конструкции.
• Охладитель дренажа.Описание конструкции.
• Работа регенеративной установки.
• Рисунки:
• Рисунок 1. Подогреватель низкого давления ПН-1800.
• Рисунок 2. Cхема движения теплоносителя в ПНД.
• Рисунок 3. Охладитель дренажа ОДП-600-1.
• Таблицы:
• Основные характеристики подогревателей низкого давления в АЭС с реактором РБМК-1000
Основные характеристики подогревателей охладителя дренажа ОДП-600-1 для АЭС с реактором РБМК-1000

Конструкции регенеративных подогревателей. Общие сведения.
   В реакторной установке используются регенеративные подогреватели поверхностного типа, то есть такие в которых греющая среда (пар отбора турбины) отделена от нагреваемой (вода конденсатно-питательного тракта).
   В поверхностных подогревателях давление подогреваемой воды всегда больше давления отборного пара. При нарушении плотности в трубной системе в результате коррозионных процессов, вибраций и т. п. может иметь место заброс воды в турбину по ли-нии отборного пара, что может привести к ее разрушению. Для защиты турбины от заброса в нее воды на линии отборного пара устанавливают обратный клапан.
   Пар, конденсирующийся в подогревателе низкого давления (ПНД), в виде воды, так называемый дренаж, отводиться на предыдущий, по ходу подогреваемой воды, ПНД. Из первого после конденсатора подогревателя (ПНД) дренаж сливается в конденсатор. Такая схема получила название каскадный слив дренажей.
   При каскадном сливе дренажей должен быть обеспечен отвод только конденсата. Не сконденсировавшийся в подогревателе пар может, по дренажному трубопроводу, поступать в предыдущий подогреватель. Это необходимо предотвращать. Протечки пара снижают тепловую экономичность, так как это вызовет недовыработку электроэнергии в турбине. Для этих целей подогреватели оборудованы специальными устройствами, обеспечивающими слив только дренажей и не пропускающими пар.
   Уровень конденсата в подогревателях также должен быть определенным. Поскольку регенеративный подогрев воды в тракте, осуществляется за счет конденсации пара на стенках труб то, при повышении уровня конденсата часть поверхности, залитая водой, не участвует в теплообмене, и исключается возможность подогрева воды до определенного уровня, определяемого оптимальным разбиением подогрева по ступеням.
   Кроме того, уровень конденсата может подняться до места отвода газов, и вместе с газами будет удаляться часть конденсата. При резких повышениях уровня конденсата, например при разрушении сразу нескольких трубок подогревателя, последний отключается из системы регенерации за счет байпасной линии.
   В процессе конденсации греющего пара в подогревателях скапливаются неконденсировавшиеся газы, в основном воздух, продукты радиолиза воды - водород и кислород, и благородные газы продукты деления топлива. Для предотвращения образования гремучей смеси из каждого подогревателя осуществляется отсос газовоздушной смеси в конденсатор. Вместе с газами уходит часть греющих паров, что снижает тепловую экономичность.
   Поверхностные регенеративные подогреватели выполнены вертикальными. Вертикальные подогреватели наиболее удобны при компоновке оборудования в машинном зале. Кроме того, конденсирующийся пар образует пленку на теплообменной поверхности и если она вертикальна, то облегчается отвод пленки конденсата, что повышает коэффициент теплопередачи и уменьшает теплообменную поверхность.
   Для конденсатного тракта, т. е. для ПНД, характерны относительно низкие температуры, когда коррозионные процессы протекают достаточно интенсивно. Кроме того, в подогреваемом конденсате до деаэратора содержатся коррозионно-агрессивные газы — кислород и углекислота, способствующие усилению коррозионных процессов. По этим причинам материал поверхности теплообмена ПНД должен выполняться из коррозионностойких аустенитных нержавеющих сталей, высоко-никелевых сплавов.
   К конструкциям поверхностных подогревателей предъ-являются определенные требования:
       1. обеспечение доступа к поверхности теплообмена для ремонта и осмотра, для чего предусматривается выемка трубной системы из корпуса. Компоновка подогревателей в машинном зале должна предусматривать такую возможность;
       2. для уменьшения металлоемкости, а следовательно, и стоимости корпуса регенеративных подогревателей среда с меньшим давлением (греющий пар) направляется в межтрубное пространство, а подогреваемая среда (конденсат, питательная вода) направляется внутрь труб;
       3. греющий пар направляется сверху вниз для улучшения отвода конденсата и отсоса воздуха. Движение пара организуется без застойных зон, в противном случае будет скопление газов и снижение коэффициента теплопередачи.
   При компоновке подогревателей на АЭС с РБМК учитывалось то обстоятельство, что отборный пар турбин является радиоактивным, в водяных емкостях, где скапливаются дренажи греющих паров, идет накопление радиоактивности. По этой причине водяные части подогревателей точно так же, как и водяные емкости сепараторов-пароперегревателей и конденсатора, должны иметь биологическую защиту. Наибольшая радиоактивность наблюдается у первых по ходу отборного пара подогревателей. К выхлопу турбины радиоактивность отборного пара, а следовательно, и у подогревателей, снижается.
(обратно к содержанию)

Регенеративная установка для турбины К-500-65/300.
   Для турбо установки К-500-65/3000 подогреватели низкого давления выполнены двух типоразмеров ПН-950 и ПН-1800 с поверхностью подогрева соответственно 950 м2 и 1800 м2; поверхностью на самом низком по давлению отборе устанавливается два аппарата ПН-950 с двумя пароподводящими патрубками, на других отборах по одному ПН-1800. Использование на одном из отборов двух аппаратов связано с трудностями компоновки трубопроводов чрезвычайно большого диаметра, поскольку пар в последнем отборе после расширения в турбине имеет большой объем. По конструкции аппараты ПН-950 и ПН-1800 одинаковы.
   Регенеративная установка турбины состоит из четырех подогревателей низкого давления и (ПНД-2 – ПНД) типа ПН-1800 и двух подогревателей низкого давления типа (ПНД-1) типа ПН-950 и охладителя дренажа подогревателей типа ОДП-600-1.
(обратно к содержанию)

Подогреватель низкого давления. Описание конструкции.
   Подогреватель низкого давления представляет собой вертикальный кожухотрубный теплообменник с гладкими прямыми трубками поверхности теплообмена. Пар поступает в межтрубное пространства а основной конденсат (нагреваемая вода) протекает по трубкам. Число ходов основного конденсата – четыре, это означает что, при движении основной конденсат проходит по высоте подогревателя четыре раза. Пройдя по части трубок в низ, он разворачивается и идет по другим трубкам вверх и так далее (смотри Схему движения).    Основными узлами подогревателя являются:
   Корпус, состоящий из основной обечайки и приваренных к ней внешнего кожуха днища с опорой. На верхнем торце обечайки имеется приварной фланец, в верхней части обечайки (под кожухом) имеется ряд отверстий большого диаметра для прохода греющего пара к трубной системе. При расположении патрубков подвода в нижней части внешнего корпуса, такая конструкция является более надежной от заброса воды в турбину при разрыве трубок в ПНД. Материал корпуса сталь 12X18H10T.
   Выемная часть, состоящая из трубной системы с нижней водяной камерой, промежуточной обечайки и верхней водяной камеры.
   Трубная система состоит из пучка прямых труб Ø16x1 развальцованных и обваренных в двух трубных досках. Дополнительное крепление трубок в пучке осуществляется с помощью перегородок типа диск-кольцо, которые служат также для организации движения парового потока в межтрубном пространстве.
   Отсос парогазовой смеси осуществляется из центральной зоны верхней части межтрубного пространства, с помощью трубки Ø38x3.5.
   Верхняя трубна доска вваривается в промежуточную обечайку. Нижняя трубная доска с нижней водяной камерой остается незакрепленной. Выполнение нижней части трубной системы по принципу плавающей головки исключает появление напряжений при температурных удлинениях трубок.
   Нижняя водяная камера представляет собой элептическое днище, с ввареной в него (по диагонали) перегородкой. Камера с помощью фланцевого соединения крепится к нижней трубной доске.
   Промежуточная обечайка своим нижним фланцем крепится фланцу основной обечайки корпуса.
   К верхнему фланцу промежуточной обечайки крепится фланец верхней водяной камеры.
   Верхняя водяная камера состоит из сваренных между собой днища и обечайки. В обечайку вварены два изогнутых патрубка Dy 600 для входа и выхода основного кондненсата. Для направления движения потока основного конденсата по ходам трубного пучка в камере закреплена Т – образная перегородка. Для повышения герметичности фланцевые соединения завариваются. Сварной шов малого катета накладывается на специальные элементы – губки, являющиеся частью каждого фланца.
   При проведении ремонтных работ, связанных со снятием водяных камер или трубной системы, сварной шов удаляется, а при сборке накладывается вновь. После нескольких подобных операций, вместо губок срезанных вместе со швам к фланцам привариваются металлические прокладки – мембраны по которым в дальнейшем производится заварка фланцевого разъема. Материал выемной части – сталь 09Х18Н10T.
(обратно к содержанию)

	- подогреваемая вода (омновной конденсат);
	- греющий пар;
	- дренаж.

Охладитель дренажа.Описание конструкции.
   Для максимального повышения экономичности регенеративного цикла, на пути конденсата греющего пара, установлен так называемый охладитель дренажа. Поскольку при каскадном сливе дренажей температура конденсата греющего пара (дренажа) на выходе из ПНД1 составляет около 65 ° С, а температура основного конденсата около 35 °С, то появляется возможность часть тепловой энергии передать основному конденсату. Подогрев основного конденсата и охлаждение конденсата греющего пара, происходит в охладителе дренажа.
   Охладитель дренажа устанавливается в схеме на пути основного конденсата после конденсатных насосов 2^-Й ступени. Как было сказано ранее, в реакторной установке с РБМК-1000 применяется охладитель дренажа типа СДП-600-1.
   Охладитель дренажа подогревателей СДП-600-1 представляет собой горизонтальный кожухотрубный теплообменник с гладким прямыми трубами поверхности нагрева.
   Основными его узлами являются:
   Корпус с трубной системой, состоящий из цилиндрической обечайки с приваренными к ней двумя трубными досками, в которых развальцованны и обварены 4177 трубок Ø16x1. В корпус вварены два патрубка Ø630x8 для входа и выхода конденсата греющего пара (дренажа) ПНД. В нижней части корпуса расположен штуцер Ø57x3.5 для опорожнения межтрубного пространства. В верхней части корпуса имеется воздушник Ø32x3. Внутрь корпуса вварены продольная и горизонтальная перегородки с вырезами, что обеспечивает четыре хода дренажа в межтрубном пространстве. Снаружи к корпусу приварены две опорные лапы, на которых устанавливается охладитель, одна из них является “мертвой опорой”, а вторая скользящей, что позволяет свободно происходить температурным изменениям длинны всего охладителя, при нагреве и охлаждении.
   Материал обечайки – сталь 12Х18Н10Т.
   Материал трубной системы –сталь 08Х18Н10Т.
   Передняя водяная камера, состоящая из цилиндрической обечайки и приваренного к ней эллиптического днища. В обечайку вварены два изогнутых патрубка Ø630x18 для входа и выхода основного конденсата. В нижней части обечайки имеется штуцер Ø32x3 для слива основного конденсата из охладителя. Внутри камеры закреплены продольная вертикальная перегородка, обеспечивающая два хода основного конденсата в трубках охладителя.
   Материал передней приводной камеры – сталь 12Х18Н10Т.
   Поворотная водяная камера, представляющая собой эллиптическое днище, которое с помощью фланцевого соединения крепится к корпусу охладителя. В нижней части камеры имеется штуцер Ø32x3 для слива основного конденсата из охладителя.
   Материал поворотной водяной камеры – сталь 12Х18Н10Т. (обратно к содержанию)
Рисунок 3.Охладитель дренажа ОДП-600-1.

a - вход нагреваемого конденсата;
б - выход нагреваемого конденсата;
в - вход охлаждаемого дренажа;
г - выход охлаждаемого дренажа;
д - опорождение трубной системы;
е - опорождение корпуса;
ж - опорождение поворотной камеры.
(обратно к содержанию)

Работа регенеративной установки.
   После конденсатных насосов второй ступени основной конденсат турбины поступает в трубки охладителя дренажа, пройдя трубное пространство нагревшись основной конденсат поступает через клапан регулятора уровня поступает к подогревателям низкого давления.
   Часть основного конденсата по линии рециркуляции поступает в конденсатосборники конденсаторов, для поддержания в них постоянного уровня.
   Все ПНД не имеют отключающей арматуры по основному конденсату и рассчитаны на полное давление совместно работающих конденсатных насосов КН1 и КН2. Для поддержания температуры за ПНД-5 не выше 155 º С (условие устойчивой работы деаэраторов) Выполнена байпасная линия основного конденсата в обход подогревателя ПНД-5 с регулируемой задвижкой. В случае повышения температуры задвижка открывается и часть основного конденсата поступает в деаэратор непосредственно из ПНД-4, после которого температура ниже (смотри таблицу параметров подогревателей).
   Греющий пар на подогреватели ПНД-5 – ПНД-1 поступает от 3 – 7 отборов турбины. Для исключения возможности обратного заброса в турбину пара или его конденсата, при прорыве трубок в ПНД, каждый отбор (кроме 7) защищен одним или двумя быстродействующими клапанами типа КОС.
   Предусмотрена возможность отключения подачи пара в ПНД-2,3,4, при снижении нагрузки на турбо агрегат. По условиям отвода влаги из проточных частей турбины отключение ПНД-1 и ПНД-5 не допускается.
   Греющий пар в каждый ПНД поступает по расположенному в нижней части внешнего корпуса патрубку (смотри схему движения ПНД), затем через ряд отверстий в основной обечайке корпуса проходит в межтрубное пространство и омывает трубки в которых движется основной конденсат. ПНД-1 имеет два патрубка подвода пара остальные по одному.
   Пар движется сверху вниз, распределяясь по всему паровому пространству с помощью системы поперечных перегородок. При движении пар, конденсируется и нагревает основной конденсат текущий в трубках. Конденсат греющего пара собирается в нижней части корпуса, откуда через штуцер поступает в предыдущий подогреватель.
   Для некоторого повышения экономичности, а также облегчения условий работы регулирующих клапанов на выходе дренажа, часть теплообменной поверхности подогревателя постоянно находится под уровнем конденсата греющего пара и выполняет функцию встроенного охладителя дренажа, снижая его температуру на 5-7 град С. Слив конденсата греющего пара (дренажа) выполнен каскадным. На сливе из дренажа подогревателей ПНД-4,5 установлены клапаны регулятора уровня, которые автоматически поддерживают уровень конденсата греющего пара в этих подогревателях равным 2000 ±100 мм от низа опорных лап.
   Во избежания накопления гремучей смеси и предотвращения взрывоопасных появления взрывоопасных ее концентраций, отсос парогазовой смеси осуществляется в конденсатор. Кроме того. непрерывное удаление не кондиционирующихся газов из парового объема улучшает теплообмен.
(обратно к содержанию)