Курсовые по энергетике
БН
Экология
Карта

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

Конденсатор. Общие сведения.

Деаэрация в конденсаторе.
   Непрерывный отсос газов из конденсаторов решает попутно и задачу дегазации образующегося конденсата. В конденсаторе имеется полная возможность организовать этот процесс с неменьшим успехом, чем в собственно деаэраторе, если исключить переохлаждение конденсата. Основное назначение деаэрации в конденсаторе — удаление кислорода, Эта задача может быть решена полностью. Труднее удалить из конденсата свободную углекислоту. Деаэрация в конденсаторе приобретает особое значение для одноконтурных АЭС, так как при этом не только наиболее полно удаляется кислород, в том числе и радиолитический, но происходит также освобождение конденсата и от радиоактивных благородных газов, если они проникли в пар. Кроме того, деаэрация снижает коррозию конденсатного тракта, а следовательно, и уменьшает поступление в реактор окислов конструкционных материалов. Это обстоятельство важно и при наличии в схеме самостоятельного деаэратора.
   В настоящее время деаэрация в конденсаторе и подача в него химически очищенной воды обязательны независимо от наличия собственно деаэратора. Если вода только умягчается (характерно для двухконтурных станций с поверхностями нагрева парогенератора из углеродистых сталей), то включение в тепловую схему самостоятельного деаэратора обязательно. При химическом обессоливании добавочной воды, применяемом для одноконтурных станций и двухконтурных с поверхностями нагрева из аустенитных нержавеющих сталей, можно ограничиться деаэрацией только в конденсаторе, т. е. применить бездеаэраторную схему. В таких схемах особенно большое внимание должно быть уделено не только эффективности деаэрации в конденсаторе, но и воздушной плотности парового тракта вакуумных ПНД. Это необходимо во избежание повторного обогащения конденсата кислородом воздуха.
   В последние годы используют струйную деаэрацию . Она сводится к следующему. Ниже теплообменной поверхности конденсатора устанавливают конденса-тораспределительные тарелки 3 с отверстиями диаметром 8 мм. Конденсат стекает через них на расположенные под ними стержни и разбивается на мелкие капли, что увеличивает поверхность контакта пара и конденсата. Пар для деаэрации конденсата просасывается через стержни и направляется непосредственно к охладителю паровоздушной смеси конденсатора. Для прохода к нему избыточного барботажного пара в конденсатораспределительных тарелках сделаны дополнительные отверстия 6. Продеаэрированный конденсат сливается в конденсатосборник.

 

Организация струйной деаэрации Организация струйной деаэрации в конденсаторе.

   1 - теплообменные поверхности конденсатора;
   2 - теплообменная поверхность охладителя паро воздушной смеси;
   3 - конденсатораспределительная тарелка;
   4 - подача пара к деаэрирующему устройству;
   5 - стержни;
   6 - проход пара непосредственно к охладителю паровоздушной смеси;
   7 - отвод продеаэрированного конденсата в конденсатосборник.
   В одноконтурных станциях паровой эжектор непрерывно удаляет образующиеся в реакторе продукты радиолитического разложения воды, в том числе атомарный водород и атомарный кислороде делая возможным образованием гремучей смеси. Для предотвращения этого в специальных контактных аппаратах организуют сжигание водорода (рисунок 9). Если основной эжектор имеет холодильники не после всех трех ступеней, а только после двух первых, то перед электронагревателем контактного аппарата устанавливают специальный холодильник, максимально сокращающий объемы, проходящие в контактный аппарат. Электронагреватель позволяет ускорить реакцию в контактном аппарате. Для предотвращения образования гремучей смеси на тракте от холодильника третьей ступени эжектора до контактного аппарата имеется возможность разбавления концентрации водорода за счет подачи дополнительного пара (линия 14).

 

Схема установки для сжигания водорода Схема установки для сжигания водорода, отсасываемого вместе с паровоздушной смесью из конденсатора одноконтурной АЭС

   1 - подвод пара из деаэратора к основному эжектору;
   2 - подвод парогазовой смеси из конденсатора;
   3 - трехступенчатый эжектор;
   4 - холодильники первой, второй и третьей ступеней эжекторов;
   5 - отвод конденсата после холодильников эжекторов в конденсатор турбины;
   6 - подвод конденсата после конденсатного насоса первого подъема на холодильники эжекторов;
   7 - электронагреватель контактного аппарата;
   8 - контактный аппарат для сжигания водорода;
   9 - конденсатор контактного аппарата;
   10 - отвод конденсата в конденсатор;
   11 - подвод конденсата после конденсатного насоса второго подъема на конденсатор контактного аппарата и его отвод ко всасу этого насоса;
   12 - отвод в систему дезактивации газообразных сбросов;
   13 - отвод конденсата к конденсатоочистке;
   14 - дополнительный подвод пара при необходимости разбавления смеси, подаваемой в контактный аппарат.

Методы борьбы с присосами охлаждающей воды в конденсаторах
   Вакуум в паровом объеме конденсатора и давление охлаждающей воды выше атмосферного создают существенный перепад давлений, за счет которого в конденсирующийся пар через неплотности может проникать охлаждающая вода, недопустимо ухудшая качество конденсата. Поэтому борьба с присосами охлаждающей воды в конденсаторах имеет очень большое значение для экономичности и надежности работы АЭС. При значительном присосе охлаж-дающей воды надо заглушить или заменить разрушенные трубки, что требует останова установки. Если конденсатор имеет две самостоятельные половины для подачи охлаждающей воды, то можно отключать подачу циркуляционной воды в ту часть конденсатора, где находится ава-рийная трубка. При этом турбинная установка будет продолжать работать, хотя и на сниженной нагрузке.
   Величина присоса охлаждающей воды измеряется в процентах от расхода пара на турбину и составляет обычно 0,002—0,005%. Предельно допустимая величина присоса составляет 0,02% (для сильно минерализованных вод, например морских, существенно меньше). Создание абсолютно бесприсосного (абсолютно плотного) конденсатора невозможно. Наиболее вероятным местом неплотностей являются места со-единений трубок с трубными досками. Ввальцовка латунных трубок малой толщины в трубные доски, даже при хорошем ее исполнении для всех трубок конденсаторов мощных турбин, в эксплуатации может расстраиваться из-за вибраций трубок в процессе работы под воздействием потоков пара, поступающих из выхлопного патрубка, а также в связи с термическими «качками».
   Если пропустить весь конденсат через ионообменную установку, то все примеси, поступающие с присосом охлаждающей воды, будут в ней задер-жаны и вредное влияние присоса ликвидировано. Можно обессоливать не весь конденсат, а только ту его часть, которая протекает вблизи трубных досок и поэтому в наибольшей степени подвержена влиянию присоса охлаждающей воды.
   Наиболее простой и дешевый метод борьбы с присосами в местах вальцовок - применение уплотняющих обмазок, которые наносят на трубную доску при монтаже конденсатора и восстанавливают в процессе ремонта при эксплуатации. Этот способ в настоящее время основной. Присос охлаждающей воды связан не только с неплотностями в местах вальцовок, но и с коррозионными трещинами, возникающими в результате процессов коррозии материала десятков тысяч трубок.
   Из перечисленных способов борьбы с влиянием присосов только обессоливание всего конденсата позволяет предотвратить вредное влияние присоса, происходящего не только в местах вальцовок, но и в результате коррозии самих конденсаторных трубок. Поэтому для АЭС, особенно одноконтурных, обязательно обессоливание всего расхода конденсата. Независимо от принятых решений благоприятна большая толщина основных трубных досок, так как при этом увеличивается глубина и, следовательно, плотность вальцовки. Такое решение принято для всех конденсаторов турбин АЭС.
   Для борьбы с присосом через коррозионные трещины в трубках можно также использовать более коррозионностойкие материалы, чем латунь, например мельхиор и нержавеющие аустенитные стали типа 18-8. Однако это удорожает конденсатор, и на такое решение следует идти только при весьма агрессивных сильно минерализованных водах, когда коррозия идет наиболее интенсивно, а присос наиболее опасен. Необходимо считаться также с уменьшением коэффициента теплопередачи и ростом потребной поверхности трубок в конденсаторе при переходе от латуни к другим материалам. Ионообменная конденсатоочистка удаляет как соли жесткости, так и хлор-ион, т. е. полностью обеспечивает требуемое качество конденсата для одноконтурных АЭС. Немаловажное значение имеет такая установка и для защиты реактора одноконтурной АЭС от возможных аварийных ситуаций, например при разрыве конденсаторных трубок. Применение конденсатоочистки увеличивает габариты всей установки и удорожает ее, поэтому необходимо стремиться к возможно большей ее компактности, что достигается повышением скоростей фильтрации в конденсатоочистке до 80 м/ч (на фильтрах системы подготовки добавочной воды применяют 30 м/ч). С этой же целью рекомендуется не устанавливать раздельно катионитовые и анионитовые фильтры, а использовать фильтры смешанного слоя, так как эффективность ионного обмена в них выше, чем в раздельных слоях. Фильтры устанавливают с резервом, с одинаковой производительностью. Наиболее рациональна установка трех фильтрующих установок — двух рабочих и одной резервной — для возможности регенерации в процессе эксплуатации.
Ионообменные фильтры на конденсате одноконтурной станции, так же как и нижняя (водяная) часть конденсатора, должны иметь биологическую защиту. Это должно быть учтено и при регенерации отработавших смол.

Развитие современных конденсаторов
   Корпуса конденсаторов длительное время изготовлялись цилиндрической формы для уменьшения толщины стенки и, как первоначально казалось, более полного использования объема конденсатора для расположения необходимого количества конденсаторных трубок. Однако, затесненное расположение трубок оказалось неудачным. Для мощных турбин размеры конденсаторов становятся столь большими, что появляется необходимость транспортировки их в разобранном виде и сборки на месте установки.
   Один из примеров схемы современного конденсатора приведен на рисунке10. На рисунке изображена правая половина конденсатора (левая ей симметрична). Каждая половина состоит из двух частей — верхней и нижней. Таким образом, конденсатор состоит из четырех примерно одинаковых частей. Сборка конденсатора (сварка корпуса, набор и развальцовка трубок и др.) осуществляется в процессе монтажа на станции. Корпус имеет прямоугольную форму. При этом облегчается монтаж конденсатора на месте и обеспечивается более свободный проход пара к поверхностям нагрева, что уменьшает паровое сопротивление (свободный проход пара через верхнюю часть конденсатора по его правой стороне к поверхности нагрева нижней части). Доступность поверхности змеевиков и уменьшение парового сопротивления конденсатора обеспечиваются компоновкой лент расположения змеевиков. Прямоугольная форма корпуса при его больших размерах вызывает большую толщину стенки и увеличивает вес и стоимость конденсатора. Во избежание этого корпус выполняют с внутренним оребрением боковых стен.
   По стороне охлаждающей воды конденсатор двухходовой: в нижней части осуществляется первый ход воды, а в верхней — второй. Конденсатор конструируют с нисходящим потоком пара и отсосом паровоздушной смеси из центральной части нижней половины конденсатора, где температура охлаждающей воды меньше.
   При длине трубок 9 м общая длина конденсатора составляет 14 м. Конденсатор выпускают в двух вариантах: с полной поверхностью нагрева 10 240 м2 (13 000 трубок, из которых 1100 принадлежат охладителю паровоздушной смеси) и с полной поверхностью нагрева 12 300 м2 (15 800 трубок, из которых 1400 принадлежат охладителю паровоздушной смеси). Выбор величины поверхности нагрева зависит от температуры охлаждающей воды.

Схема конденсатора турбиныСхема конденсатора турбины К-500 65/3000.
   1 — трубки второго хода охлаждающей воды;
   2 — трубки первого хода охлаждающей воды;
   3 — трубки охладителя паровоздушной смеси.

   Конденсатор располагают под турбиной (подвальное расположение), С увеличением производительности конденсаторов размещение их под турбиной становится все более затруднительным. Это прежде всего относится к атомным электростанциям, так как расходы пара для них существенно больше, чем для обычных. В этих условиях рассматривают боковое расположение конденсаторов, когда конденсаторы размещены с обеих сторон турбины двумя секциями по высоте.
   Если двухпоточных цилиндров низкого давления (ЦНД) два, то конденсаторов четыре. Каждая из секций конденсатора по высоте имеет свой подвод и отвод воды и соответственно в случае необходимости может отключаться при работающей турбине.
   В процессах пуска АЭС, опробования реакторных систем и аварийного сброса нагрузки турбиной возникает необходимость работы реактора со сбросом пара, минуя турбину. В первых проектах АЭС для приема пара в этих режимах предусматривали большие теплообменники, в которых конденсация пара обеспечивалась при некотором противодавлении. Условно их называли технологическими конденсаторами и рассчитывали на большие расходы пара. Эти теплообменники использовались также в режиме расхолаживания реактора. Такое решение было чрезвычайно дорогим. В настоящее время расхолаживание производится с использованием основного оборудования, а для пусковых режимов используется технологический конденсатор, рассчитанный на прием расхода пара до 10% от полного.
   Остальные задачи, ранее возлагавшиеся на технологический конденсатор, должен выполнять основной конденсатор, что учитывается при его разработке. В самой тепловой схеме предусмотрены линии сброса пара в конденсатор, помимо турбины, через быстродействующую редукционную установку (БРУ) . Сброс пара после БРУ производится в паровое пространство переходного патрубка (от турбины к конденсатору). Перед этим патрубком пар, прошедший БРУ, увлажняется за счет впрыска конденсата и пропускается через систему кольцевых дросселей. В них давление после БРУ (0,6—0,8 МПа) срабатывается до вакуума в конденсаторе и одновременно происходит улучшенный контакт с впрыснутой водой. Систему увлажнения и окончательного дросселирования располагают вне переходного патрубка, но поставляют ее вместе с конденсатором. Учитывая важность обвода турбины в аварийных ситуациях, сбросное устройство и конденсатор турбины рассчитаны на два случая. Первый — когда в конденсатор сбрасывается до 60% расхода от «своей» турбины, стопорный клапан которой закрылся, и второй — когда в конденсатор работающей турбины кроме «своего» пара сбрасывается также пар другой турбины, стопорный клапан которой закрылся. Последнее реализуемо только при одном парогенерирующем агрегате на две машины, например для одноконтурной АЭС с реактором РБМК. Естественно, что при этом вакуум в конденсаторе будет ухудшенным.



На главную