Вертикальные парогенераторы, обогреваемые водой, с естественной многократной циркуляцией.

Парогенераторы с теплоносителем — вода под давлением вертикального типа (проект, СССР).

В Советском Союзе ведутся разработки парогенераторов вертикального типа с коллек­торным вводом теплоносителя. Как отмечалось в [1, 2], при мощности парогенератора 750—800 МВт предпочтительность вертикальной или горизонтальной конструкции не вполне очевидна, однако при дальнейшем росте мощности следует ориентироваться на вертикальные парогенера­торы.

В табл. 3 представлены характеристики¹ вариантов парогенераторов вертикального типа, пред­назначенных для выработки насыщенного пара с теплопередающей поверхностью из винтовых змеевиков, на рис. 6 дана их конструкция.

В парогенераторе с винтовыми змеевиками концы труб завальцованы в вертикальный круглый коллектор. Коллектор подвода и отвода теплоносителя один. Вход и выход теплоноси­теля разделены съемными перегородками. Трубный пучок, представляющий собой теплопередающую поверхность погружного типа, отделен от корпуса обечайкой. Кольцевая щель между корпусом и обечайкой является опускным участком контура естественной циркуляции пароге­нератора. Питательная вода поступает в опускной участок из патрубков, присоединенных к то­роидальному коллектору питательной воды, расположенному выше уровня воды в парогенера­торе.

Пароводяная смесь из теплопередающего пучка поступает в циклонные сепараторы с осевым подводом пара (I ступень сепарации). Вторая ступень сепарации — гравитационная. Оконча­тельная осушка пара происходит в вертикальных жалюзийных сепараторах. Материал труб теп­лопередающей поверхности— сталь 0Х18Н10Т, для корпуса используется сталь 22К, для кол­лекторов — сталь 18Х2М, плакированная статью 0Х18Н10Т. На рис. 6 показана схема верти­кального парогенератора без перегрева пара, теплопередающая поверхность которого разделена на две секции. Такое разделение дает возможность расхолодить реактор при снятой крышке за счет естественной циркуляции теплоносителя через нижнюю секцию. Однако существуют проектные варилит конструкции парогенератора без пучка расхолаживания |I| В табл. 4 пред­ставлены характеристики вертикального парогенератора, рассчитанного на выработку пере­гретого пара.

Таблица 3

	Вертикальный парогенератор
Основные характеристики парогенератора
	с винтовыми	змеевиками
	I вариант	II вариант
1. Тепловая мощность парогенератора, МВт	728	752
2. Температура теплоносителя, °С:
на входе	331	324
на выходе	295	290
3. Давление теплоносителя, МПа	16,7	15.7
4. Расход теплоносителя, кг/с	3520	3890
5. Паропроизводительность, кг/с	400	408
6. Давление пара, МПа	6,28	6,28
7. Температура пара, °С	278,5	278,5
8. Температура питательной воды, °С	220	220
9. Скорость теплоносителя в трубах, м/с	5	5
10. Коэффициент теплопередачи, кВт/(м2-К)	4,9 - 5,2	6,98
11. Температурный напор, °С	31,1	—
12. Удельный тепловой поток, кВт / м2	152-163	186
13. Поверхность теплообмена, м2	4500—4800	5300
14. Длина трубок средняя, м	8,7-11,3
15. Диаметр и толщина стенки трубок, мм	10x1,2	12x1,2
16. Число трубок	22 200
17. Потеря напора на трение в трубах, МПа	0,15	—
18. Скорость теплоносителя в подводящем патрубке, м/с	10,75	—
19. Приведенная скорость выхода пара с зеркала испарения, м/с	1,4
20. Диаметр центробежного сепаратора, мм	120
21. Число сепараторов	380	—
22. Наружный диаметр раздающей трубы питательной во­ды, мм	245	—
23. Условный диаметр пароотводящего патрубка, мм	700	—
24. Внутренний диаметр коллектора, мм	1150	—
25. Размеры корпуса, м: внутренний диаметр длина (высота)	3,9 12	15,5
26. Вес сухого парогенератора, т	200	250
27. Удельный расход металла (кг металла на кг пара)	0,137	0.16

Таблица 4

Основные характеристики парогенератора	Вертикальный пароге­нератор с перегревом пар)
1. Тепловая мощность, МВт	802
2. Температура теплоносителя, °С: на входе	325,5
на выходе	290
3. Давление теплоносителя, МПа	15,7
4. Расход теплоносителя, кг/с	3890
5. Паропроизводительность, кг/с	403
6. Давление пара, МПа	6,09
7. Температура пара, °С	318
8. Температура питательной воды, °С	220
9. Скорость теплоносителя в трубах, м/с	6
10. Диаметр и толщина стенки трубки, мм	12x1,2
11. Число трубок в испарителе	11000
12. Коэффициент теплопередачи, кВт/(м2-К):
в испарителе	6,98
в пароперегревателе	2,21
13. Удельный тепловой поток средний, кВт/м2:
в испарителе	192
в пароперегревателе	34
14. Теплопередающая поверхность, м2: в испарителе	5000
в пароперегревателе	3100
15. Длина (высота) парогенератора, м	16,5
16. Диаметр парогенератора, м	—
17. Вес парогенератора, т	300
18. Удельные затраты металла (кг металла на кг пара)	0,203

В парогенераторе с перегревом пара трубный пучок пароперегревателя располагается за второй ступенью сепарации и по конструкции аналогичен трубному пучку испарителя. Ма­териал трубок испарителя — сталь 0X18Н10Т, материал трубок пароперегревателя исследуется. Для коллектора используется высокопрочная низколе­гированная сталь перлитного класса с плакировкой поверхности со стороны теплоносителя аустенитной сталью, для корпуса — такая же сталь, но без плакировки.

Рис.6 Вертикальный парогенератор с пучком расхолаживания (проект СССР) с винтовыми змеевиками: 1 — корпус; 2 - обечайка; 3 — нижняя часть пучка труб 4 - коллектор : 5 — верхняя часть пучка труб; 6 - непрерывная про­дувка 7 -коллектор питательной воды 8 — сепаратор 9 - выход насыщенного пара; 10— крышка 11 — крышка коллектора; 12— люк; 13 - питательной воды 14 — раздающие трубы питательной воды 15 - входной патрубок теплоносителя; 16 — разделительная перегородка 17 —штуцер периодической продувки; 18 - выходной патру­бок теплоносителя.

Парогенераторы зарубежных АЭС с водным теплоносителем В зарубежной практике на АЭС с теплоносителем—вода под давлением находят при­менение конструкции парогенераторов вертикального типа с трубными досками, погруженны­ми поверхностями нагрева, изготовленными из (У-образных труб). Парогенераторы рассчиты­ваются на выработку насыщенного пара. В табл. 5 представлены характеристики паро­генераторов американских АЭС, в табл. 6 — парогенераторов АЭС ФРГ.

Таблица 5

Характеристики парогенераторов	АЭС
	«Сан- Онофр»	«Индиан Пойнт-2»	«Р. И. Джинна»	«Секвойя»
Тепловая мощность, МВт	448	692	726	856
Число парогенераторов на реактор	л j	4	2	4
Давление теплоносителя, МПа	14	15,4	—	15,4
Температура теплоносителя, °С на входе на выходе	314	314	—	321
Расход теплоносителя, кг/с	290	284	—	285
Паропроизводительность, кг/с	4310	4380	—	4220
Давление пара. МПа	239	303	392	465
Температура пара. °С	4,9	4.98	5,05	5.87
Температура питательной воды. °С	262	264	264,4	274,3
Наружный диаметр трубок, мм	215	225	—	224
	—	—	—	22
Число трубок	—	3200	3260	3260
Поверхность теплообмена, м	2600	4100	4070	4780
Диаметр корпуса, м	3,6	4,25	3,2	3,43 4,42
Высота корпуса, м	13,5	19,1	19,1	19
Диаметр и толщина стенки главных цирку­ляционных трубопроводов, мм	—	—	760x25	740x20

Таблица 6

Характеристики парогенераторов	АЭС
	«Обриг-гёйм»	«Штаде»	«Библис»
Тепловая мощность; МВт	459	475	862
Число парогенераторов на реактор	2	4	4
Давление теплоносители, МПа	14,2	15,5	15,5
Температура теплоносителя; С;
на входе	310	316	316,4
на выходе	283	288	284,6
Расход теплоносителя, кг/с	3140	3050	5000
Паропроизводительность. кг/с	237	250	453
Давление пара, МПа	4,9	5,1	5,1
Температура пара, °С	262,7	265	265
Температура питательной воды, оС	205	207,5	207,2
Скорость теплоносителя, м/с	5,5	5,1	—
Коэффициент теплопередачи. кВт/(м2-К)	5,12	4.81	—
Средний удельный тепловой поток, кВт/м2	165	170	—
Теплопередающая поверхность, м2	2750	3600	—
Диаметр и толщина стенки трубок, мм	22x1.2	22x1,2	—
Средняя длина труб, м	15,4	14,4	—
Влажность пара на выходе из паро­генератора, %	0,25	0,25	—
Толщина трубной доски, мм	675	640	—
Размеры корпуса, м: диаметр высота	3,6 15,7	2,9x3,5 15,4
Удельный расход металла	0,193	0,32	—

Конструктивные схемы этих парогенераторов достаточно близки и схематично пред­ставлены на рис. 7. Корпус парогенератора состоит из двух частей: нижней, в которой разме­шена тепло передающая поверхность из U-образных змеевиков, и верхней, где располагаются сепарационные устройства. Диаметр нижней части корпуса меньше, чем диаметр верхней части. Трубы теплопередающей поверхности изготавливаются из сплава инконель: 14—17% хрома, 9% железа, осталь­ное никель. Для корпуса используются углеродистые стали. Части корпуса, которые соприкасаются с теплоносителем, плакируются инконелем.

Рис. 7 Вертикальный парогенератор с U-образными трубками и трубной доской (зарубежная конструкция): 1 — вход теп­лоносителя; 2 — уровень воды; 3 — жалюзийные сепараторы- 4 — выход пара; 5 — центробежные сепараторы; 6 — вход питательной воды; 7 — трубный пучок; 8 — дренаж; 9 — выход теплоносителя; 10 — лаз.

Рис. 8 Вертикальный прямоточный парогенератор АЭС с ВВЭР (США, АЭС «Окони»): 1— выход теплоносителя; 2 — дренаж; 3 — монтажное отверстие; 4 - дистанционируюшие пластины; 5 —кожух; 6 — коллектор питательной воды; 7 —отверстие для прохода пара в опускной участок; 8 — выход перегретого пара; 9 — воздушник; 10 — вход теплоносителя; 11 — лаз;12 — устройство для впрыска питательной воды; 13 — дистанционирующие решетки.

Парогенератор фирмы «Вестин-гауз электрик» (модель Е)

Парогенератор тина «Система-80» фирмы «Комбасчен инжиниринг»

Вертикальный ПГ АЭС с ВВЭР

(проект): 1— люк-лаз, 2 — корпус; 3 — кожух трубного пучка; 4 — штуцеры уровнемеров; 5 — жалюзийный сепаратор тор; 6 — люк-лаз; 7 — штуцер аварийного подвода воды; 8 — штуцер непрерывной продувки; 9 — пар пучка труб теплопередающей поверхности; 10 - штуцер пе­риодической продувки; 11 — коллектор теплоносителя; 12 — разделительная обечайка коллек­тора; 13 — раздающий коллектор питательной воды; 14 — штуцер дренажа