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. Семипалатинский
полигон – это первооткрыватель в истории ядерных испытаний нашей
бывшей большой державы.
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. Волновая
оптика Справочник по основным разделам физики
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.
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.
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.
Подогреватель низкого давления
ПН-1800.
1 - трубная система;
2 – вход воды;
3 – выход воды;
4 – отсос парогазовой
смеси;
5 – к водоуказательному прибору;
6
– опрожнение трубной системы;
7 - выход конденсата греющего
пара;
8 – впуск конденсата греющего пара соседнего подогревателя
(дренажа);
9 – вход греющего пара;
Cхема движения
теплоносителя в ПНД.
 |
- подогреваемая вода (омновной конденсат); |
 |
- греющий пар; |
 |
- дренаж. |
