Презентация на тему Конструкционные схемы и параметры ПГ с различными теплоносителями

в виде трубной системы.
Способ омывания поверхности нагрева :
среду с

большим давлением – из соображений прочности и экономичности – направлять в каналы с меньшим эквивалентным диаметром, соблюдая принцип противотока
в МТП – более вязкую среду (например, газы)
по трубкам – среду, вызывающую более интенсивную коррозию
Форма поверхности – из условий компактности и минимума температурных напряжений
применение компенсаторов, самокомпенсация трубок, материалов с одинаковым КТР, разделение трубных досок и др.

– совместно или раздельно
Отдельный ЭКО имеет малую Fпто (тепловые

потоки малы, интенсивность т/о высокая). Выполняется по простой схеме
При объединении ЭКО и испарителя 2 варианта:
поверхность т/о эко обособлена и имеет собственный кожух, ликвидация собств. т/о поверхности
общая поверхность ничем не разделена, обогрев водой с t2s, Подогрев пит. воды до t2s идет за счет конденсации части образующегося пара. Вариант возможен при условии t”1 >t2s.
Отдельный ЭКО обязателен при t”1 < t2s

ПГ с погруженной поверхность т/о единственный вариант – естественная

циркуляция с парообразованием в МТП. Кипение по законам для большого объёма – естественная конвекция.
Сепарация пара – в отдельном корпусе или совместная
Сепарация осуществляется за счет естественной гравитации или принудительной (механической) сепарации

Р0 экономичность цикла растет: КПД = (То-Тк)/То
Для перегретого пара

рост Т возможен при постоянном Р. И всегда ведет к росту КПД
Ограничение по жаропрочности материалов (545-555°С)






Для насыщенного пара рост Т связан с ростом Р
И влияние давления на КПД неоднозначно: (рост до 165 бар)

даже для перегретого пара. При одной и той же

То с ростом Ро полезный теплоперепад сначала растет, потом снижается. КПД=На/Q1
Тепловая экономичность зависит не только от термического КПД, но и от КПД, оценивающих потери в других устройствах.
С ростом Ро увеличивается конечная влажность пара и снижается внутренний относительный КПД
хкр =14%
Необходим ввод в схему промежуточной сепарации и перегрева пара

ниже t1s (при р1) на величину, гарантирующую исключение парообразования

в реакторе. Запас до кипения – 20-40°С
для воды tкр = 374,12°С (22,13 МПа)
давление в 1 контуре для ВВЭР - не выше 17 МПа (352°С), значит с учетом запаса до кипения, максимальная t’1 = 330°С
для увеличения параметров пара необходимо иметь в ПГ минимально возможный темп. напор (δtмин) . В то же время низкий напор ведет к росту поверхности F = Q/(k δt).
По технико-экономическим обоснованиям δtмин=10-20°С
Поверхность теплообмена большая – многопетлевая компоновка
Макс. давление пара (и t2s) зависит не только от δtмин, но и от t”1исп. Наибольшее значение её возможно при малом Δt1.
Но Q = G1⋅ cp ⋅Δt1 – уменьшение Δt1 ведет к росту G1
По т/э расчетам Δt1=30-35°С
В итоге: макс. t2s =330 – 30 – 10 = 290°С,
а максимальное давление пара = 7-7,5 МПа
Пар насыщенный или слабо перегретый
Все ПГ с ВВЭР производят насыщенный пар 6,5 МПа

Параметры пара ПГ, обогреваемых водой под давлением

больше 30°С. Больший перегрев возможен только при снижении давления

пара
Малый перегрев не дает большого выигрыша в КПД, но значительно усложняет конструкцию ПГ.
Из-за низкого значения Δt1 введение экономайзера не даст большого роста t2s и давления, но усложнит конструкцию ПГ, увеличит его габариты.
Поэтому в тепловой схеме ПГ есть только испаритель. Подогрев п.в. до ts идет за счет конденсации части образующегося пара.
Р1 >> Р2, поэтому теплоноситель – в трубках, рабочее тело – в МТП.
Наиболее удобен вариант с погруженной Fпто и внутренней сепарацией.

Особенности конструкционных схем ПГ с водой под давлением

России применяются горизонтальные ПГ с внутренними коллекторами.
За рубежом –

вертикальные ПГ с погруженной поверхностью ТО и трубными досками.
Горизонтальные ПГ имеют предел единичной мощности.
Применение трубок меньшей толщины повысит интенсивность ТО, уменьшить температурный напор и увеличить давление пара.
Применение выделенного ЭКО позволит увеличить тепловую мощность ПГ (проект для ПГВ-1600)

(550-600°С) определяется
необходимостью обеспечения надежной работы оболочек твэл при

600-800°С
и получением пара высоких параметров
Из-за низкой Ср для уменьшения G1 -> ?Δt1 (Q = G1 Cp Δt1 ).
Δt1 = 150-200°С. На блоке БН-600 Δt1 = 170 и 200°С (1 контур: 550 – 380, пром. контур: 520 – 320°С)
Дополнительный контур и пром. теплообменник снижают параметры пара, поэтому стремятся уменьшить температурный напор (до 10-20°С)
ПГ на ж/м т/н вырабатывают перегретый пар с параметрами 13-16 МПа и 500 – 510°С
Выработка пара СКД проблематична – проблема металлов, работающих одновременно с жидким металлом и при высоких давлениях

Параметры пара ПГ, обогреваемых жидкими металлами

t"1 < t2s - обязателен отдельный ЭКО, иначе м.б.

совмещен с ИСП
Рт/н много меньше Рр.т : водотрубная конструкция (вода - по трубкам) - это позволяет выполнить любую компоновку элементов.
Водотрубная конструкция позволяет использовать любую схему организации движения р.т. (от ЕЦ до прямоточной - предпочтительнее)

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

температурных напряжений. Первые ПГ выполнялись с обратными элементами (трубками

Фильда) или змеевиковыми поверхностями.
Для контроля утечек - многослойные трубки с индикаторами протечек. Кольцевой зазор (4) соединен с камерой индикатора протечек (3). В зазоре индикатор – ртуть или гелий (вещество с хорошими теплопроводными свойствами). При аварии изменяется давление или хим. состав.
За период эксплуатации БН-600 было 27 аварий с потерей плотности. Все – без последствий.

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

– ЭКО и испаритель, во втором – ПП. Трубки

– змеевиковые.
ПГ для БН-350 с естественной циркуляцией, ПГ для БН-600 - по прямоточной схеме.
ПГ для БН-600 по секционно-модульной компоновке (ПГ-200М). Возможность ремонта и замены секций.
В каждом ПГ – 8 параллельно включенных секций. В каждой секции 3 модуля: испаритель, ПП и ППП. Объединены по натрию, пару и воде. Каждая секция – прямоточный ПГ.

Схемы ПГ, обогреваемых жидкими металлами

с прямыми трубками. Трубки испарителя и п/п имеют диаметр

16 х 2.5 мм, а п/п/п- 25 х 2.5 мм.
Испаритель ПГ сделан из стали 10Х2М, а пароперегреватели – из аустенитной хромоникелевой стали.
Компенсация температурных удлинений корпуса – с помощью линзовых компенсаторов.
Длина модуля составляет 16 метров (при длине трубок – 15 м), диаметр – около 820 мм.
Пит. вода входит с t=240°C.
На выходе из испарителя – слабо-перегретый пар (на 20-25°С)
На выходе из ПП – пар с t=505 °С

Конструкция ПГ для БН-800 похожа, но без П/П/П – для повышения надёжности.

топлива (природный или обогащенный уран), материала покрытия твэлов (магниевый

сплав, сталь) и рабочего давления газа
природный уран и оболочка твэлов с покрытием из магниевых сплавов дают температуру на поверхности твэлов 420 - 450°С. Если теплоноситель - углекислый газ с Р до 2,0 МПа, то t’1 = 350-400 °С. – 1 поколение АЭС
обогащенное топливо в виде двуокиси урана, стальные оболочки и давление до 5 МПа позволяют иметь t’1 = 550-600 °С при t оболочек до 800°С – второе поколение АЭС
переход на гелий при этих условиях позволит иметь t’1 = 700 °С и выше
применение гелия более высокого давления и кермитов - t’1 до 850 °С
Из-за низких ТФС очень большие расходы теплоносителя, поэтому выгодно иметь большие теплоперепады 200-400°С
Высокая t теплоносителя позволяет иметь любые параметры пара
Для АЭС первого поколения – перегретый пар с Р-4-6МПа и t до 410°С. Применялись схемы двух давлений
АЭС второго поколения – перегретый пар с Р=16,3 МПа и 565°С

Параметры пара ПГ, обогреваемых газообразными теплоносителями

ПП высокого давления (ВД);
4 - экономайзер второй ступени

ВД;
5 - испаритель ВД;
6 - ПП низкого давления (НД);
7 - испаритель НД;
8 - регулирующий клапан питания ВД;
9 - экономайзер ВД (общий);
10 - газодувка;
11 - барабан-сепаратор ВД;
12 - циркуляционный насос ВД;
13 - циркуляционный насос НД;
14 — регулирующий клапан питания НД;
15 — питательный насос;
16 — паровой коллектор ВД;
17 — паровая турбина;
18 — паровой коллектор НД;
19 — конденсатор;
20 — конденсатный насос;
22 — вакуумный деаэратор

схема двух давлений