Парогенератор
Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам, а более конкретно - к парогенераторам атомных электростанций. Задача изобретения - увеличение мощности парогенератора, увеличение в парогенераторе количества воды для повышения безопасности ядерной энергетической установки при сохранении требуемого качества генерируемого пара. Технический результат - выравнивание нагрузки зеркала испарения. Технический результат достигается тем, что в парогенераторе, включающем корпус, пучок теплообменных труб, входной и выходной коллекторы теплоносителя, дырчатый погруженный щит для выравнивания паровой нагрузки над зеркалом испарения, содержащем плоские перфорированные листы, закрепленные на продольных и поперечных балках дырчатого погруженного щита, между упомянутыми балками и пучком теплообменных труб образованы сечения для прохода пара в продольном и поперечном направлениях парогенератора. Балки дырчатого погруженного листа выполнены и расположены так, что сечения для прохода пара в поперечном направлении парогенератора больше, чем сечения для прохода пара в продольном направлении парогенератора. Поперечные балки дырчатого погруженного щита закреплены на опорах пучка теплообменных труб. Продольные и поперечные балки дырчатого погруженного щита выполнены разной высоты: балки, расположенные вдоль парогенератора, выполнены с высотой, меньшей, чем балки, расположенные поперек парогенератора. Расстояние между пучком теплообменных труб и продольными балками дырчатого погруженного щита выполнено больше, чем расстояние между пучком теплообменных труб и поперечными балками дырчатого погруженного щита. Плоские перфорированные листы длинной стороной закреплены на поперечных балках дырчатого погруженного щита, а короткой стороной плоские перфорированные листы закреплены на продольных балках погруженного дырчатого щита. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам, а более конкретно - к парогенераторам атомных электростанций.
Известен парогенератор /1/, включающий корпус, пучок теплообменных труб, входной и выходной коллекторы теплоносителя, дырчатый погруженный щит для выравнивания паровой нагрузки над зеркалом испарения, содержащий плоские перфорированные листы, закрепленные на продольных и поперечных балках дырчатого погруженного щита, между упомянутыми балками и пучком теплообменных труб образованы сечения для прохода пара в продольном и поперечном направлениях парогенератора. Пучок теплообменных труб набран из U-образных горизонтальных змеевиков, которые своими концами подсоединены к коллекторам теплоносителя. Балки дырчатого погруженного щита представлены фасонным прокатом: швеллерами и двутаврами, имеющими одинаковую высоту.
Количество вырабатываемого пара меняется вдоль теплообменных труб, уменьшаясь от входного ("горячего") коллектора теплоносителя к выходному ("холодному"), и связано это с изменением теплового потока, который, в свою очередь, связан с уменьшением температуры теплоносителя вдоль теплообменных труб от входного коллектора теплоносителя к выходному. Условно по температуре теплоносителя парогенератор относительно своей продольной оси можно разделить на "горячую" (здесь расположен "горячий" коллектор) и "холодную" (здесь - "холодный" коллектор) стороны. С изменением теплового потока вдоль теплообменных труб изменяется и количество вырабатываемого пара. Мерилом количества вырабатываемого пара на рассматриваемой площади над пучком теплообменных труб является скорость выхода пара с зеркала испарения - нагрузка зеркала испарения.
По результатам теплогидравлических расчетов, приведенным в /2/, показано распределение паровой нагрузки по зеркалу испарения для горизонтальных парогенераторов. Градиент изменения паровой нагрузки над поверхностью теплообмена вдоль оси парогенератора составляет от 0,1 до 0,14 м/с на единицу длины; поперек парогенератора градиент находится в пределах от 0,97 до 1,3 м/с, т.е. градиент изменения паровой нагрузки поперек парогенератора на порядок больше градиента вдоль парогенератора.
Назначением дырчатого погруженного щита является выравнивание количества пара над зеркалом испарения - выравнивание нагрузки зеркала испарения. При равномерной нагрузке зеркала испарения облегчается осушение пара и, в конечном счете, производится пар требуемого качества.
Процесс выравнивания нагрузки зеркала испарения происходит за счет перетока пара по сечениям, образованным между погруженным дырчатым щитом и пучком теплообменных труб из зон с большой паровой нагрузкой в менее нагруженные зоны.
Недостатком известного парогенератора /1/ является наличие на "горячей" стороне парогенератора, особенно это проявляется при мощности, близкой к 100%, эффекта набухания водяного слоя, из-за чего на "горячей" стороне уменьшается высота сепарационного пространства и, как следствие этого, происходит увеличение влажности вырабатываемого пара. Причиной этому является конструктивное исполнение дырчатого погруженного щита. В известном парогенераторе расстояния между пучком теплообменных труб и продольными и поперечными балками дырчатого погруженного щита, а соответственно, и проходные сечения для пара между пучком теплообменных труб и названными балками равны. Такое соотношение проходных сечений затрудняет переток пара из зон парогенератора с большой напряженностью зеркала испарения в зоны с меньшей напряженностью, что приводит к перечисленным отрицательным эффектам.
Эффект набухания водяного слоя на "горячей" стороне парогенератора препятствует повышению мощности парогенератора и увеличению количества воды в парогенераторе. Повышение мощности парогенератора является экономическим показателем, а количество воды - одним из важнейших показателей безопасности атомной электростанции.
Для выравнивания скоростей пара над зеркалом испарения необходимо обеспечить соответствие между проходным сечением под дырчатым погруженным щитом и градиентом паровой нагрузки: чем больше градиент, тем больше должны быть проходные сечения для пара. Поэтому конструкция дырчатого погруженного щита должна обеспечивать условия, наиболее благоприятные для прохождения пара под дырчатым погруженным щитом: иметь проходные сечения для прохода пара поперек оси парогенератора - с "горячей" на "холодную" сторону больше, чем вдоль парогенератора.
Из известных технических решений названый парогенератор /1/ наиболее близок к предлагаемому изобретению и принят за прототип.
Изобретение направлено на решение задачи увеличения мощности парогенератора, увеличения в парогенераторе количества воды для повышения безопасности ядерной энергетической установки при сохранении требуемого качества генерируемого пара.
Технический результат - выравнивание нагрузки зеркала испарения.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном парогенераторе, включающем корпус, пучок теплообменных труб, входной и выходной коллекторы теплоносителя, дырчатый погруженный щит для выравнивания паровой нагрузки над зеркалом испарения, содержащем плоские перфорированные листы, закрепленные на продольных и поперечных балках дырчатого погруженного щита, расположенных вдоль и поперек парогенератора, между упомянутыми балками и пучком теплообменных труб образованы сечения для прохода пара в продольном и поперечном направлениях парогенератора, балки дырчатого погруженного листа выполнены и расположены так, что сечения для прохода пара в поперечном направлении парогенератора больше, чем сечения для прохода пара в продольном направлении парогенератора.
Кроме того:
Поперечные балки дырчатого погруженного щита закреплены на опорах пучка теплообменных труб.
Продольные и поперечные балки дырчатого погруженного щита выполнены разной высоты: продольные балки, расположенные вдоль парогенератора, выполнены с высотой, меньшей, чем поперечные балки, расположенные поперек парогенератора.
Расстояние между пучком теплообменных труб и продольными балками дырчатого погруженного щита выполнено больше, чем расстояние между пучком теплообменных труб и поперечными балками дырчатого погруженного щита.
Плоские перфорированные листы длинной стороной закреплены на поперечных балках дырчатого погруженного щита, а короткой стороной плоские перфорированные листы закреплены на продольных балках погруженного дырчатого щита.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен поперечный разрез парогенератора;
на фиг.2 изображен вид сверху на погруженный дырчатый лист;
на фиг.3 показан фрагмент крепления дырчатого погруженного щита в парогенераторе;
на фиг.4 показана геометрия проходного сечения для пара в поперечном направлении парогенератора.
(Крепежные элементы на чертеже не показаны).
Парогенератор, включающий корпус 1, пучок теплообменных труб 2, входной и выходной коллекторы теплоносителя 3, 4, дырчатый погруженный щит 5 для выравнивания паровой нагрузки над зеркалом испарения, содержащий плоские перфорированные листы 6, закрепленные на продольных и поперечных балках 7, 8 дырчатого погруженного щита 5, расположенных вдоль и поперек парогенератора, между упомянутыми балками и пучком теплообменных труб образованы сечения для прохода пара в продольном и поперечном направлениях парогенератора. Балки 7, 8 дырчатого погруженного щита 5 выполнены и расположены так, что сечения для прохода пара в поперечном направлении парогенератора больше, чем сечения для прохода пара в продольном направлении парогенератора. Поперечные балки 8 дырчатого погруженного щита 5 закреплены на опорах 9 пучка теплообменных труб. Продольные и поперечные балки 7, 8 дырчатого погруженного щита 5 выполнены разной высоты: балки, расположенные вдоль парогенератора, выполнены с высотой, меньшей, чем балки, расположенные поперек парогенератора.
Расстояние между пучком теплообменных труб 2 и продольными балками 7 дырчатого погруженного щита 5 выполнено больше, чем расстояние между пучком теплообменных труб 2 и поперечными балками 8 дырчатого погруженного щита 5.
Плоские перфорированные листы 6 длинной стороной закреплены на поперечных балках 8 дырчатого погруженного щита 5, а короткой стороной плоские перфорированные листы закреплены на продольных балках 7 погруженного дырчатого щита 5.
Парогенератор работает следующим образом.
Теплоноситель по входному коллектору 3 теплоносителя подводят к пучку теплообменных труб 2. По теплообменным трубам теплоноситель движется к выходному коллектору 4 теплоносителя, отдавая свое тепло на выработку пара. Между дырчатым погруженным щитом 5 и пучком теплообменных труб 2 образуется пространство, заполненное паром. В этом пространстве происходит распределение пара под дырчатым погруженным щитом 5. Влажный пар проходит через отверстия 10 (фиг.4) плоских перфорированных листов 6, поднимается в пространство над зеркалом испарения, где происходит его осушение. Произведенный пар выходит из корпуса 1 парогенератора.
Таким образом, предлагаемый парогенератор по сравнению с прототипом при тех же габаритных размерах и сохранении требуемого качества вырабатываемого пара позволяет:
увеличить мощность - этим повысить экономичность энергетической установки;
увеличить количество воды в парогенераторе - этим повысить безопасность ядерной энергетической установки.
Наиболее целесообразно предложенное решение использовать в парогенераторах горизонтального типа для ядерных энергетических установок.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник под общей редакцией В.А.Григорьева и В.М.Зорина. М.: Энергоиздат, 1982, рис.4.31.
2. Н.Б.Трунов, С.А.Логвинов, Ю.Г.Драгунов. Гидродинамические и теплохимические процессы в парогенераторах АЭС с ВВЭР.//Энергоатомиздат, М. 2001. - рис.2.1, стр.48.
1. Парогенератор, включающий корпус, пучок теплообменных труб, входной и выходной коллекторы теплоносителя, дырчатый погруженный щит для выравнивания паровой нагрузки над зеркалом испарения, содержащий плоские перфорированные листы, закрепленные на продольных и поперечных балках дырчатого погруженного щита, расположенных вдоль и поперек парогенератора, между упомянутыми балками и пучком теплообменных труб образованы сечения для прохода пара в продольном и поперечном направлениях парогенератора, отличающийся тем, что балки дырчатого погруженного щита выполнены и расположены так, что сечения для прохода пара в поперечном направлении парогенератора больше, чем сечения для прохода пара в продольном направлении парогенератора.
2. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что поперечные балки дырчатого погруженного щита закреплены на опорах пучка теплообменных труб.
3. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что продольные и поперечные балки дырчатого погруженного щита выполнены разной высоты: балки, расположенные вдоль парогенератора, выполнены высотой, меньшей, чем балки, расположенные поперек парогенератора.
4. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что расстояние между пучком теплообменных труб и продольными балками дырчатого погруженного щита выполнено больше, чем расстояние между пучком теплообменных труб и поперечными балками дырчатого погруженного щита.
5. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что плоские перфорированные листы длинной стороной закреплены на поперечных балках дырчатого погруженного щита, а короткой стороной плоские перфорированные листы закреплены на продольных балках погруженного дырчатого щита.
