Парогенератор обратного типа для реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем
Владельцы патента RU 2706801:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Госкорпорация "Росатом" (RU)
Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к парогенераторам с жидкометаллическим теплоносителем. Парогенератор обратного типа для реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем содержит цилиндрический корпус с расположенным внутри пучком из теплообменных труб, концы которого закреплены в трубных решетках с промежуточными опорными решетками, входную и выходную сферические камеры для подачи жидкометаллического теплоносителя, нижний патрубок для входа воды и верхний патрубок для выхода пара. Цилиндрический корпус расположен горизонтально и изогнут Z-образно с перепадом по высоте, причем пучок из теплообменных труб также выполнен Z-образно, повторяя изгиб цилиндрического корпуса. Изобретение позволяет обеспечить самокомпенсацию конструкции, уменьшает массу конструкции парогенератора и снижает эксплуатационные издержки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к парогенераторам с жидкометаллическим теплоносителем.
Известны конструкции модулей прямоточных парогенераторов с жидкометаллическим теплоносителем для реакторных установок типа БН-600 и БН-800, в которых вертикальные секции разбиты на отдельные секции испарителя и пароперегревателя («Тепловые и атомные электрические станции». Справочник. Под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина. Москва, Энергоиздат 1982 г., стр. 245…248). Модули имеют внутрикорпусной трубный пучок, камеры подачи питательной воды и камеры выхода слабо перегретого пара в одном модуле и камеры подачи слабо перегретого пара и камеры отвода перегретого пара. В этих модулях питательная вода проходит по трубному пространству, а натрий находится внутри корпуса в межтрубном пространстве. В этих модулях теплообменные трубы заделываются в трубных досках с помощью механической вальцовки, приварки труб к трубным доскам и методом гидрораздачи. Такие конструкции обладают большой металлоемкостью, поскольку зоны экономайзера, испарителя и перегревателя находятся в разных корпусах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является обратный парогенератор со свинцовым теплоносителем, который также имеет трубный пучок внутри корпуса, расплав свинца протекает по трубам, а питательная вода и перегретый пар находится внутри корпуса модуля в межтрубном пространстве (патент RU 2545098, опубл. 27.03.2015, G21D 1/00).
Недостатком известного парогенератора является повышенная металлоемкость для раздельных модулей испарителя и пароперегревателя, а также сложностью решения проблем, связанных с различными температурными удлинениями корпусов, находящихся под высоким давлением, и трубным пучком - отсутствие самокомпенсации, а также высокие эксплуатационные издержки по перекачке свинцового расплава главными циркуляционными насосами на большую высоту конструкций вертикальных модулей парогенераторов.
Задачей изобретения является улучшение технико-экономических характеристик парогенератора.
Техническим результатом изобретения является снижение металлоемкости конструкции и повышение самокомпенсации теплообменных труб и корпуса, а также снижение энергозатрат за счет уменьшения эксплуатационных расходов на перекачку свинцового расплава. Указанный технический результат достигается тем, что цилиндрический корпус парогенератора расположен горизонтально и изогнут Z-образно с перепадом по высоте, причем пучок из теплообменных труб также выполнен Z-образно, повторяя изгиб цилиндрического корпуса. Предложенные соотношения геометрических характеристик трубного пучка и корпуса парогенератора позволяют оптимально разделить экономайзерную зону и зоны испарения от зоны перегрева пара.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, где на фигуре изображен продольный разрез модуля парогенератора.
Парогенератор 1 содержит Z-образный корпус 2, внутри которого располагается Z-образный трубный пучок 13, края теплообменных труб 11 которого закреплены в трубных досках 3 камер 4 подачи «горячего» свинца с одной стороны, с другой стороны в трубных досках 5 камер 6 отвода «холодного» свинца. Внутри корпуса трубный пучок опирается на промежуточные опорные решетки 12. Сферическое днище 15 с патрубком входа 8 из активной зоны реактора расплава свинцового теплоносителя и трубной решеткой 3 образует камеру входа 4, а сферическое днище 6 с патрубком выхода 9 «холодного» свинцового теплоносителя и трубной решеткой 5 образуют камеру выхода 16.
Парогенератор размещается в отдельно выгороженном боксе парогенератора герметичной оболочки АЭС. Расплав свинцового теплоносителя выходит из активной зоны реактора, по трубопроводу через патрубок 8 поступает в камеру 4, затем, распределяясь по зеркалу трубной доски 3, поступает в теплообменные трубы 11 трубного пучка 13. Охлажденный расплав свинца из труб 11 перетекает в камеру 6 и затем через патрубок 9 по трубопроводу возвращается в активную зону реактора. Одновременно рабочее тело (на входе - питательная вода, на выходе - перегретый пар) по трубопроводу питательной воды из патрубка 10 поступает в корпус 2 модуля парогенератора и трубный пучок 13. На нижнем горизонтальном участке корпуса 2 и трубного пучка 13 питательная вода достигает температуры насыщения, на вертикальном участке испаряется, превращается в пар, затем на верхнем горизонтальном участке образовавшийся пар перегревается до требующейся температуры и через верхний патрубок 7 по трубопроводу острого перегретого пара отводится в турбину станции.
Заявленное техническое решение позволяет обеспечить самокомпенсацию температурных расширений элементов конструкции парогенератора, а также уменьшить их массу. За счет уменьшения высотных перепадов в сравнении с вертикальной конструкцией модулей парогенераторов снижаются требования к главным циркуляционным насосам для перекачки свинцового теплоносителя, а также уменьшаются эксплуатационные издержки.
1. Парогенератор обратного типа для реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, содержащий цилиндрический корпус с расположенным внутри пучком из теплообменных труб, концы которых закреплены в трубных решетках с промежуточными опорными решетками, входную и выходную сферические камеры для подачи жидкометаллического теплоносителя, нижний патрубок для входа воды и верхний патрубок для выхода пара, отличающийся тем, что цилиндрический корпус расположен горизонтально и изогнут Z-образно с перепадом по высоте, причем пучок из теплообменных труб также выполнен Z-образно, повторяя изгиб цилиндрического корпуса.
2. Парогенератор обратного типа для реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем по п. 1, отличающийся тем, что перепад по высоте у изогнутого Z-образно цилиндрического корпуса и пучка теплообменных труб составляет 0,6-0,7 от диаметра цилиндрического корпуса, а угол изгиба цилиндрического корпуса и пучка теплообменных труб составляет 40-45° к горизонтали.
