Атомные станции с реакторами РБМК 1000 (1500). Реактор большой мощности канальный

Конденсатор. Общие сведения.

 

Отсос паро-воздушной смеси.
   В конденсатор поступает не только влажный пар из последних ступеней турбины, но и воздух через неплотности в соединениях корпуса конденсатора с выхлопным патрубком турбины и ряд других мест, например в линиях отборного пара и его конденсата, находящихся под разрежением. В зависимости от поддержания водного режима и качества воды с паром могут поступать и другие газы, например углекислота и аммиак (реакторы типа ВВЭР). Для одноконтурных АЭС необходимо иметь в виду поступление в конденсатор определенных количеств продуктов радиолиза, а также благородных газов, проникающих даже через практически герметичные оболочки тепловыделяющих элементов. Поступление продуктов радиолиза существенно увеличивает газосодержание среды при входе в конденсатор. Так, для турбин двухконтурных АЭС количество кислорода, поступающего в конденсатор с паром, составляет не более 0,01 мг/кг, а для турбин одноконтурных АЭС - 5 -4 0 мг/кг.
   В связи с поступлением в конденсатор неконденсирующихся газов давление в нем равно сумме парциальных давлений водяного пара и всех остальных газов, а конденсация водяного пара будет происходить при его парциальном давлении, отвечающем температуре насыщения, зависящей от температуры охлаждающей воды. Таким образом, давление в конденсаторе тем значительнее отличается от парциального давления водяного пара, чем больше газосодержание. Только при нулевом газосодержании давление в конденсаторе станет равным тому наименьшему давлению, которое определяется температурой охлаждающей воды. Поэтому от степени удаления неконденсирующихся газов из конденсатора зависит степень расширения пара в турбине, т. е. тепловая экономичность и удельный расход пара. Наличие газов неблагоприятно также и с точки зрения величины коэффициента теплоотдачи при конденсации и потребной величины поверхности охлаждения в конденсаторе. Так, при весовой концентрации газов, равной 1%, коэффициент теплоотдачи при конденсации пара уменьшается вдвое по сравнению с величиной, отвечающей чистому пару; при 2,5—3% — уже в четыре раза. Количество подсасываемого воздуха зависит от состояния уплотнений в местах соединений, находящихся под разрежением, и не поддается расчетному определению. Обобщение большого количества данных эксплуатации позволяет считать, что количество отсасываемого воздуха (кг/ч):
      Gвоз = (Dк / 50) + 2       где Dк – номинальный расход пара в конденсатор, (т/ч).
Основной источник присоса воздуха – неплотности во фланцевом соединении между выхлопным патрубком турбины и приемным патрубком конденсатора поэтому в настоящее время используется соотношение: 

    где:a—коэффициент, равный 1,5 кг/(ч x м) для сварного соединения и 3,0 кг/(ч x м) — для болтового;
    lф — периметр соединения, м.
    Абсолютная величина присоса воздуха не зависит от нагрузки, поэтому при меньших нагрузках относительная величина присоса возрастает. Так как количество воздуха, проникающего в конденсатор, по сравнению с расходом пара очень мало, то при непрерывном отсосе воздуха давление в конденсаторе (и, следовательно, за турбиной) устанавливается равным давлению, соответствующему температуре насыщения. В месте отсоса концентрация воздуха может быть уже существенной

 

Изменение дпвления в конденсаторе Изменение давления в конденсаторе по мере движения пара к месту отсоса:
   Pк - суммарное давление;
   Рп - парциальное давление пара;
   РВОЗ- парциальное давление воздуха;
   (Pк - Pп - РВОЗ) - паровое сопротивление конденсатора.

   

По мере движения к месту отсоса полное давление меняется мало, так как паровое сопротивление невелико, но парциальное давление воздуха возрастает. Поэтому парциальное давление водяного пара в месте отсоса уменьшается и конденсат сконденсировавшегося в этой области пара оказывается переохлажденным по отношению к остальному конденсату. Переохлаждение конденсата вызывает снижение тепловой экономичности установки и увеличение расхода электроэнергии на конденсационную установку. Вместе с воздухом отсасывается и некоторое количество пара, что может вызвать потерю конденсата, для исключения которой паровоздушная смесь должна быть охлаждена в соответствующем теплообменнике с возвратом конденсата в систему. Так как поверхность нагрева такого теплообменника тем больше, чем больше пара в отсасываемой смеси, то отсос целесообразно делать в области завершения конденсации. Воздух отсасывается пароструйным эжектором. Пар пароструйного эжектора подводят из отборов турбин или от испарителей повышенного давления. Можно использовать и выпар деаэраторов повышенного давления, что пока еще не нашло широкого распространения, но перспективно и целесообразно, так как ликвидируется лишний элемент — охладитель выпара, а расход пара с выпаром практически равен расходу, требующемуся для работы основных эжекторов. Для пусковых режимов к основным и пусковым эжекторам предусматривают подвод острого пара через редуктор. Для выброса воздуха его давление за эжектором должно быть выше атмосферного. При этом на двухконтурных станциях воздух выбрасывают непосредственно в атмосферу, а на одноконтурных — через систему технологической вентиляции с предварительной дезактивизацией.
   Расход рабочего пара на эжекторы составляет заметную величину (0,5— 0,8% от расхода на турбину), и, кроме того, частично пар поступает с воздухом из конденсатора. Во избежание потерь конденсата и для уменьшения тепловых потерь с рабочим паром конструкция эжекторов органически сочетается с холодильниками пара. Эти теплообменники включаются в регенеративную систему турбины непосредственно после конденсатных насосов. Они охлаждаются основным конденсатом турбин, поэтому их правильнее называть подогревателями на сбросном паре эжекторов (В упрощенной схеме эти подогреватели не учитываются). Затраты на эжекторы с охладителями пара тем меньше, чем меньше расход пара. Последнее достигается за счет применения двух- и трехступенчатых эжекторов с одинаковыми степенями сжатия для каждой из ступеней. Схема двухступенчатой пароэжекторной установки представлена на рисунке 7. Чем ниже температура конденсата в охладителях, тем полнее будет сконденсирован рабочий пар первой ступени. Это уменьшит отсос паровоздушной смеси во вторую ступень, что в свою очередь позволит снизить расход пара на нее и тем самым общую подачу пара на эжекторы. Пароэжекторные охладители всегда устанавливают непосредственно после конденсатного насоса, т. е. первыми по ходу конденсата в регенеративной системе. Использование теплоты конденсации пара эжекторов в системе регенерации обязательно, так как оно не так мало: турбинный конденсат подогревается в этих теплообменниках на 3—5 град С для конденсационных станций и на 7—10 град С для теплофикационных в связи с меньшим пропуском для них пара в конденсатор.

Схема включения эжектораСхема включения эжекторов для отсоса воздуха из конденсаторов турбин.

   1 - подвод рабочего пара;
   2 - выпуск воздуха;
   3 - вторая ступень основного эжектора;
   4 - перемычка для возможности работы одной второй ступени при пуске турбины;
   5 - первая ступень основного эжектора;
   6 - отвод конденсата в паровой объем конденсатора;
   7 - пусковой эжектор;
   8 - отсос воздуха из конденсатора;
   9 - конденсатор турбины;
   10 - конденсатный насос;
   11 - перепуск конденсата рабочего пара эжекторов из холодильника второй ступени в холодильник первой ступени;
   12 - трубопровод для рециркуляции конденсата турбины при ее пуске;
   13 - клапан рециркуляции и поддерживания уровня в конденсаторе;
   14 - регенеративный подогреватель низкого давления.
   Кроме основного, постоянно работающего эжектора предусматривают установку специального пускового эжектора, включаемого в процессе пуска для первоначального удаления воздуха из конденсатора и корпуса турбины, который при ее холостом ходе также находится под разрежением. В связи с кратковременностью работы пускового эжектора его конструкция обычно проста — его выполняют одноступенчатым и часто без охладителей, а отсасываемую паровоздушную смесь сбрасывают непосредственно в атмосферу. В одноконтурных станциях отсасываемая парогазовая смесь радиоактивна. В связи с этим обязательно устанавливать охладитель у пускового эжектора. На рисунке видны линии, включаемые при пуске турбины (например, рециркуляционная), которые предусматривают из-за того, что при пуске турбины расход конденсата недостаточен для охлаждения и конденсации пара эжекторов. При пуске турбины в основном эжекторе можно включать только одну ступень (см. линию 4), так как значительная нагрузка по отсосу падает на пусковой эжектор, мощность которого принимают большей, чем основного.
   Учитывая большое влияние давления в конденсаторе на экономичность турбинной установки, основные эжекторы устанавливают с резервом — два работающих и один резервный. Для основного эжектора давление всасывания мало (вакуум), поэтому для него характерна большая общая степень сжатия (около 30), равномерно распределяемая по трем ступеням. Холодильники устанавливают после каждой ступени (реже после двух или трех). Пусковой эжектор работает в условиях переменного давления всасывания от атмосферного до расчетного. Расчетное давление выбирают равным давлению всасывания третьей ступени основного эжектора. После его достижения в работу включают основной эжектор, а пусковой останавливают. Пусковые эжекторы устанавливают без резерва.
   Для уменьшения расхода пара на эжекторы необходимо следить за плотностью конденсатора и прежде всего за плотностью соединения его корпуса с выхлопным патрубком турбины, так как сечение этого соединения наибольшее. В область отсоса газов из конденсатора следует сбрасывать и паровоздушную смесь из ПНД для последующего совместного удаления из системы. Особенно большое значение это имеет для одноконтурных АЭС, в которых все сбрасываемые радиоактивные потоки должны быть по возможности объединены. Для этих станций следует направлять в область отсоса конденсатора также и охлажденный выпар деаэраторов. Для поддержания расчетного вакуума необходимо не допускать повышения уровня конденсата в конденсаторе, так как при этом из теплообмена будет исключаться часть поверхности охлаждения. С другой стороны, нельзя допускать и значительного снижения уровня конденсата в конденсаторе или, тем более, полного опорожнения конденсатора, так как это может привести к срыву конденсатного насоса. Задачу поддержания уровня конденсата в конденсаторе решает специальный клапан (поз. 13).



На главную