4. Описание конструкции

4.1. Тип парогенератора прямоточный, с трубной системой из змеевиков с малым радиусом изгиба. Рабочее положение – вертикальное. Греющий теплоноситель (гелий) движется в межтрубном пространстве, рабочее тело (вода – перегретый пар) – внутри теплообменных труб. Движение греющего теплоносителя и рабочего тела организовано по схеме противоток (принципиальная схема парогенератора – см. приложение 1).

4.2. Парогенератор представляет собой вертикально-цилиндрический кассетный теплообменник поверхностного типа. Конструктивно парогенератор состоит из 19 секций (кассет): обечайки, крышки, опорной плиты, конического переходника, уплотнительного устройства, для уплотнения парогенератора в шахте корпуса установки, подводных труб питательной воды и отводных труб перегретого пара.

4.3. Теплообменная поверхность парогенератора выполнена из теплообменных элементов в виде однозаходных змеевиков с малым радиусом навивки. Теплообменный элемент состоит из семи змеевиков, при этом на экономайзерном к перегревательном участках диаметр навивки змеевиков составляет D_н = 66 мм (D_н / D_тр = 4,125, где D_н – диаметр навивки змеевика по оси трубы, D_тр – наружный диаметр трубы), на испарительном участке теплообменного элемента имеются два конических змеевика с диаметрами навивки по концам D_н = 56 мм и D_н = 66 мм и одного цилиндрического змеевика с D_н = 56 мм (D_н / D_тр = 3,5), расположенного между коническими.

Змеевики выполнены из трубы 16  2,5 ТУ 14-3-1093-82.

4.4. Теплообменные элементы по 19 штук сгруппированы по треугольной сетке в шестигранную кассету с волнообразными гранями. Теплообменные элементы закреплены и дистанционируются в кассете с помощью профильных лент, которые соединены с чехлом кассеты. Для предотвращения вибрации змеевиков в направлении оси змеевиков последние при помощи клиновых элементов соединены с дистанционирующими элементами.

4.5. Теплообменные элементы в верхней части кассеты соединены с выходным коллектором перегретого пара, а в нижней части кассеты – с входным коллектором питательней воды.

Выходной коллектор перегретого пара соединен с трубопроводом перегретого пара, а входной коллектор питательной воды соединен с трубопроводом питательной воды.

4.6. Для исключения потоков неохлажденного греющего теплоносителя (гелия), возникающих при отключении по пару и воде вышедшей из строя кассеты, в нижней части каждой кассеты устанавливается отсекающее устройство. Отсекающее устройство выполнено в виде втулки с глухим дном. Втулка имеет по боковой поверхности окна, в которых установлены предварительно сдеформированные пластины. Пластины закреплены при помощи сварки в верхней и нижней частях окон. Пластины выполнены из стали 20X13, коэффициент линейного расширения ( = 12  10^-6 1/ град) которой меньше, чем коэффициент линейного расширения стали 12X18H10T ( =18  10^-6 1/град), из которой сделана втулка. По мере увеличения температуры теплоносителя проходное сечение окон уменьшается за счет перекрытия их пластинами, которое происходит в связи с уменьшением их прогиба из-за разности относительного удлинения материалов втулки и пластины.

При температуре греющего теплоносителя 350⁰С, что соответствует нормальным условиям работы, окна частично перекрываются пластинами. При температуре греющего теплоносителя 750⁰С, что соответствует аварийному режиму работы, пластины имеют минимальный прогиб, полностью прикрывая проходное сечение окон. Размеры окон во втулке и размеры пластины выбраны таким образом, что между их боковыми поверхностями образуется зазор, через который происходит протечка греющего теплоносителя, которая в аварийном режиме составляет 10 % от номинальной. Этим обеспечивается поддержание отсечного устройства в закрытом состоянии при отглушенной по пару и питательной воде кассете.

4.7. Кассеты установлены внутри цилиндрической обечайки, которая является одновременно корпусом парогенератора. В верхней части обечайка соединена с крышкой парогенератора, а в нижней части – с коническим переходником. Теплообменные кассеты опираются на опорную плиту, которая соединена с нижней частью обечайки. Трубная система в сборе закрепляется на крышке парогенератора.

4.8. Для компенсации температурных расширений трубопроводов пара и питательной воды в верхней части каждой кассеты, в пределах шестигранного чехла, размещены 2 трубчатых компенсационных блока в виде двухзаходных цилиндрических змеевиков, выполненных из труб, 32  4 по питательной воде и 48  5 мм по перегретому пару.

Верхние концы компенсаторов выведены через эллиптическую крышку парогенератора, а нижние концы соединены соответственно с выходными коллекторами пара и входными коллекторами питательной воды.

4.9. Все соединения труб и обечаек выполнены на сварке.

4.10. Парогенератор в составе установки размещается в шахте корпуса высокого давления из предварительно напряженного железобетона и герметизируется посредством шпоночно-торового соединения. Над парогенератором предусмотрена установка дополнительной страховочной крышки, через которую проходят коллекторные питательные и паровые трубы к внешним коллекторам питательной воды и перегретого пара, что позволяет отглушить любую кассету парогенератора при появлении в ней неплотности. Крышка соединена с силовым фланцем корпуса ПГ при помощи шпоночного соединения.

4.11. На наружной обечайке парогенератора по высоте имеются два опорных пояса, которые дистанционируют парогенератор в обечайке шахты корпуса.

Конструктивно верхний опорный пояс представляет собой два концентрических кольца, взаимный разворот которых относительно друг друга и наружной обечайки парогенератора позволяет получить требуемую несоосность опорных поверхностей в районе крышки и верхнего опорного пояса.

После обеспечения необходимой соосности концентрические кольца штифтуются между собой и обечайкой парогенератора.

В обечайке шахты корпуса имеются опорные сегменты. В процессе монтажа между верхним опорным поясом парогенератора и опорными сегментами имеется радиальный зазор, равный 9 мм.

Нижняя самоустанавливающаяся опора представляет собой коническую обойму, в продольных пазах которой равномерно расположены шары 150 мм, которые имеют возможность перемещения в вертикальном направлении.

На обечайке корпуса выполнена коническая поверхность. При монтаже парогенератора шары под собственным весом самоустанавливаются в коническом зазоре между обоймой и конической поверхностью обечайки и, тем самым, осуществляют контакт парогенератора с обечайкой корпуса. Этот контакт сохраняется как при неработающем парогенераторе, так и во всем рабочем диапазоне температур парогенератора.

Осевое перемещение от тепловых расширений парогенератора относительно нижней опоры обеспечено соответствующей подвижной посадкой конической обоймы на обечайке парогенератора.

При работе парогенератора в процессе разогрева металлоконструкций верхний монтажный зазор выбирается, обеспечивая контакт опорного пояса парогенератора с оперными сегментами обечайки корпуса.

4.12. Греющий теплоноситель (гелий) по центральному патрубку подводится к парогенератору и через окна его обечайки поступает в полость, расположенную между теплообменной поверхностью и компенсирующими блоками кассет, проходит сверху вниз через ее теплообменную поверхность, и, отдав тепло среде второго контура, поступает на газодувку.

4.13. Питательная вода из коллекторов по питательным трубам поступает в нижнюю часть кассет, где через входной коллектор раздается по змеевикам.

Для обеспечения устойчивой гидродинамики пароводяного контура при работе парогенератора во всем диапазоне нагрузок на входе в змеевики установлены дроссельные устройства в виде змеевиков с малым радиусом навивки, выполненные из трубки 6  1 мм.

Конструкция дроссельного устройства исключает возможность засорения теплообменного элемента.

Получив тепло от греющего теплоносителя (гелия), питательная вода превращается в перегретый пар, который по трубопроводам перегретого пара отводится из парогенератора в паровые коллекторы.

4.14. На крышке парогенератора имеются штуцера с отходящими от них импульсными трубками для замера перепада давления греющего теплоносителя по высоте теплообменной поверхности парогенератора, а также для отбора гелия на анализ наличия влаги за теплообменной поверхностью парогенератора.

Кроме того, предусмотрены штуцера для установки термопар, контролирующих температуру греющего теплоносителя на входе в теплообменную поверхность парогенератора и на выходе из нее.

4.15. Конструктивное исполнение парогенератора отличается сравнительной простотой, имеет одно «перетечное» уплотнение выемной части парогенератора в шахте корпуса давления по I контуру.

4.16. Конструкция парогенератора обладает высокой технологичностью изготовления и не требует разработки и применения специального оборудования.

4.17. В каждой коллекторной трубе питательной воды со стороны внешнего коллектора установлена ограничительная шайба, которая уменьшает поступление питательной воды в гелиевый контур в случае появления межконтурной неплотности.