Слободчук В.И., Шелегов А.С., Лескин С.Т. Учебное пособие по курсу АЭС
.pdfВ атмосферных деаэраторах давление поддерживается на уровне 1.2 бар, с целью эвакуации газов из колонки без эжекторов. Применяются в составе деаэраторных установок подпиточной воды теплосети и конденсата, возвращаемого с производства на ТЭЦ и ГРЭС.
Деаэраторы повышенного давления применяются для деаэрации питательной воды на ТЭС и АЭС. Рабочее давление в деаэраторе обычно устанавливают на уровне 0,6-0.7 МПа (6-7 кгс/см2). Однако в последнее время начинают использование деаэраторов с давлением pр=1,0-1,2 МПа (10 – 12 кгс/см2).
В состав деаэратора входят деаэраторный бак и деаэрационная колонка. На блоках большой мощности на одном деаэраторном баке устанавливается, как правило, две деаэрацинных колонки.
Для увеличения площади контакта греющего пара и деаэрируемой воды используются разные приемы. Соответственно, деаэраторы по типу деаэрационной колонки классифицируются следующим образом:
-струйно-капельные деаэраторы;
-пленочные деаэраторы;
-барботажные деаэраторы;
-комбинированные деаэраторы.
Принципиальное устройство деаэоационной колонки струйно-капельного типа представлено на рис. 11.2. В струйно-капельном деаэраторе деаэрируемая вода системой дырчатых тарелок - 6 разделяется на струи, стекающие каскадом вниз. Снизу, навстречу струям воды, движется пар. Характер обтекания паром струй приближается к поперечному. Расположение нескольких тарелок по высоте колонки увеличивает общее время пребывания воды в ней. Площадь отверстий в тарелке составляет около 8% от общей площади тарелки.
Основной конденсат поступает через патрубок - 1 в открытую (или закрытую) кольцевую камеру - 3 (изображена открытой), откуда через порог
181
переливается на первую тарелку, в которой имеется горловина для выхода выпара. Потоки "горячих" дренажей (от ПВД и др. узлов) подаются через патрубки - 2 и разбрызгиваются над промежуточными тарелками через перфорированную трубу - 4. Пар подводится в нижней части через патрубок - 5. Выпар удаляется в верхней части колонки.
Рис. 11.2. Принципиальное устройство деаэрационной колонки струйнокапельного типа. 1 – подвод основного конденсата, 2 – подвод «горячих» дренажей, 3 – кольцевая камера, 4 – перфорированная труба, 5 – подвод греющего пара, 6 – тарелки, 7 – парораспределитель.
Основные недостатки струйно-капельных деаэраторов:
-большая высота деарационных колонок, превышающая 4 м;
-повышенная металлоемкость и сложность внутренних устройств;
-небольшой номинальный нагрев воды (10-15°С);
-эффективность деаэратора понижается как при небольших перегрузках (на 10-15%), так и при нагрузках менее 40%;
182
-низкая эффективность дегазации воды при струйном дроблении, вследствие эжектирования газов струями воды.
Впленочных деаэраторах (рис. 11.3) деаэрируемая вода в виде тонкой пленки стекает по поверхности насадки. Снизу, навстречу пленке воды движется греющий пар, т.е. имеет место противоточная схема. По способам выполнения насадки различают:
-деаэраторы с упорядоченной насадкой;
-деаэраторы с неупорядоченной насадкой.
Рис. 11.3. Пленочный деаэратор с упорядоченной насадкой.
Упорядоченная насадка выполняется из параллельных листов различной формы: плоских вертикальных и наклонных, зигзагообразных, цилиндрических и других, которые собираются в пакеты. Удельная площадь орошения достигает 80 кг/(м2с).
183
Рис. 11.4. Пленочный деаэратор с неупорядоченной насадкой.
1 – подвод деаэрируемой воды, 2 – кольцевая камера, 3 – водораспределительная камера, 4 – неупорядоченная насадка, 5 – опорная решетка, 6 – подвод пара, 7 – парораспределитель.
Неупорядоченная насадка выполняется в виде свободной засыпки из множества небольших элементов различной формы, размещаемой на опорной решетке деаэрационной колонки. Элементы неупорядоченной насадки рекомендуется изготавливать из нержавеющей стали, вследствие повышенной коррозии в среде с большой концентрацией агрессивных газов. Удельная площадь орошения составляет 30-40 кг/(м2с).
Деаэраторы пленочного типа более устойчивы в работе, чем струйнокапельные, но имеют большее гидравлическое сопротивление по пару, большие металлоемкость и стоимость. Дополнительным недостатком деаэраторов с неупорядоченной насадкой является неустойчивость насадочного слоя и возможность его перемещения под воздействием воды, что приводит к гидравлическим переносам и снижению эффективности деаэрации.
В барботажных деаэраторах поток пара вводится в поток воды через специальное барботажное устройство. Проходя через воду, пар дробится на
184
мельчайшие пузырьки, в результате чего увеличивается интенсивность процессов массо- и теплопередачи. В глубине слоя вода несколько перегревается и, поднимаясь вверх, вскипает, благодаря чему, идет удаление растворенных в ней газов.
Рис. 11.5 Барботажный деаэратор.
Непровальная барботажная тарелка (рис. 11.5) представляет собой дырчатый лист, на который сверху поступает вода, а снизу подводится пар. Двигаясь по дырчатому листу, вода непрерывно и многократно обрабатывается паром, подводимым под лист и проходящим через отверстия в нем. При нормальных режимах работы под листом образуется паровая подушка, которая предотвращает провал жидкости через отверстия дырчатого листа.
Затопленные барботажные устройства (рис. 11.6) располагаются под слоем воды в деаэраторном баке и обеспечивают впрыск и распределение потоков пара в объеме воды. По конструктивному исполнению делятся на сопловые, сопловые с циркуляционными перегородками, с перфорированными коллекторами (трубами или листами), комбинированные.
185
Рис. 11.6 Принципиальная схема затопленного барботажного устройства ( с перфорированным листом).
Комбинированные деаэраторы - это деаэраторы, сочетающие барботажный принцип работы и струйно-капельный или пленочный. Комбинация струйного и барботажного принципа работы деаэратора позволяет, при сохранении небольшого гидравлического сопротивления по пару:
-повысить устойчивость деаэрации при переменных нагрузках;
-повысить интенсивность деаэрации;
-уменьшить высоту деаэрационной колонки (за счет сокращения числа струйных тарелок).
Наиболее часто применяются комбинированные деаэраторы струйнобарботажного типа с вертикальными (рис. 11.7а), и горизонтальными (рис. 11.7б) колонками.
186
а)
б)
Рис. 11.7 комбинированные деаэраторы.
187
11.3 Размещение деаэраторов на электростанциях.
Термические деаэраторы устанавливают на такой высоте над осью входного патрубка питательного насоса, чтобы обеспечивался подпор сверх давления водяных паров при температуре воды, необходимой для безаварийной работы питательных насосов. Требуемая величина подпора определяется паспортными данными насоса.
Рис. 11.8 Расположение деаэратора по отношению к питательному насосу.
Давление на входе в насос складывается из давления в деаэраторе и гидростатического давления веса водяного столба. Для деаэраторов повышенного давления высота установки деаэраторов обычно составляет 24-27 м.
12. Система питательной воды.
Систему питательной воды, включая систему регенеративного подогрева высокого давления, будем рассматривать в основном на примере энергоблока с реактором ВВЭР-1000 (при этом систему питательной воды энергоблока РБМК-1000 приведем для сравнения со схемой энергоблока ВВЭР-1000).
188
Отметим, что на энергоблоке РБМК-1000 регенеративных подогревателей высокого давления нет.
Система питательной воды предназначена для подачи питательней воды в парогенераторы (ПГ) или барабаны-сепараторы из деаэраторов повышенного давления. Для блока ВВЭР-1000 система питательной воды работает в режиме планового или аварийного расхолаживания блока, служит для предварительного прогрева, деаэрации питательной воды и заполнения второго контура и для отвода остаточного тепловыделения реактора при останове или при поддержании блока в горячем резерве.
Надежность работы питательных насосов требует предотвращения вскипания воды в самом насосе. Вода в деаэраторных баках деаэраторов находится при температуре кипения, поэтому при уменьшении давления в питательном насосе за счет входного сопротивления она могла бы вскипеть, нарушив работу питательного насоса.
Для предотвращения этого явления деаэраторный бак, как уже отмечалось, поднимается над отметкой установки питательного насоса на высоту 24 -27 м, а сопротивление линий, подающих воду к питательному насосу, не должно превышать 0,01 МПа (0,1 кгс/см2). Тем самым создается самоторможение испарения при входе в питательный насос, и кавитация становится невозможной.
Система питательной воды - один из важнейших элементов тепловой схемы атомной электростанции, обеспечивающий надежность работы энергоблока и бесперебойность отпуска электроэнергии в сеть. Задача системы состоит в непрерывном восполнении убыли воды в парообразующей установке (ПГ), связанной, прежде всего, с расходом пара на турбину, а также с расходом пара прочим потребителям через коллектор собственных нужд (КСН), утечками во втором контуре (течи, парения) и т.д.
Для энергоблока с реактором ВВЭР-1000 система питательной воды содержит:
-два деаэратора повышенного давления;
-четыре фильтра по питательной воде (3 рабочих, 1 - в резерве);
189
-два главных питательных насосов с турбоприводом (ТПН) и два вспомогательных питательных насоса с электроприводом (ВПЭН);
-систему регенерации высокого давления (две нитки ПВД);
-узел питания, состоящий из регуляторов уровня парогенераторов (РУПГ) с основными линиями подачи питательной воды в ПГ и байпасными линиями подачи питательной воды в ПГ с отсекающими арматурами на этих линиях;
-трубопроводы и арматура.
Взависимости от турбины система регенеративного подогрева высокого давления содержит два или три регенеративных подогревателя высокого давления (ПВД).
На рис. 12.1 и 12.2. представлены два варианта принципиальных схем системы питательной воды энергоблока с реактором ВВЭР-1000.
Узел питания парогенераторов обеспечивает регулировку подачи питательной воды в номинальном режиме, а также при пусках и остановах энергоблока для поддержания уровня в ПГ.
Узел питания парогенераторов состоит из:
-задвижек на основных линиях подачи питательной воды в ПГ Dy400;
-задвижек на байпасных линиях подачи питательной воды в ПГ Dy100; -регуляторов на основных линиях подачи питательной воды в ПГ Dy400; -регуляторов на байпасных линиях подачи питательной воды в ПГ Dy100.
Задвижки узла питания - арматура двухпозиционного действия. Задвижки применяются только для включения трубопроводов питательной воды в работу по какой либо нитке (основной или байпасной) или отключения их в резерв или ремонт. Использование задвижек в качестве регулирующих устройств в системе питательной воды запрещается.
Задвижки управляются автоматически (от систем управления при помощи встроенного электропривода) и вручную (с помощью маховика привода). Задвижки открываются и закрываются при перепаде среды (питательной воды) на затворе до 1 МПа (10 кгс/см2).
190