Парогенераторы.Основные технические характеристики

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Энергетический  факультет

Кафедра атомных станций и энергетических установок 
 
 
 

  КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине : Парогенераторы 
 
 
 
 
 

                                           Выполнил студент  гр. АЭС-074у

                                           Бакулин В.В. 

                                           Дата_________________________

                                           Подпись______________________

                                           Руководитель: Моисеев  Л.М

                                           Проверил: Моисеев  Л.М

                                                                 Дата_________28.04.2010г.______

                                                                 Подпись______________________ 
 
 
 

Нововоронеж 

2010 

     содержание 
 

    Задание на курсовой проект 3

    Введение 4

    Основные  технические характеристики ПГВ-1000 5

    Конструкция ПГВ–1000 6

    Расчет  количества тепла                                                                               10

    Заключение                                                                                                    11

    Список  литературы                                                                                        12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 
 
 

Номер варианта: 3. 

Определить  количество тепла, переданного от теплоносителя  рабочему телу (пару) при мощности блока  АЭС 50% Nном; К=1,5. При расчетах использовать диаграмму ПГ t-Q. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Парогенераторы  ПГ–1¸4 предназначены для отвода тепла от теплоносителя 1 контура и генерации сухого насыщенного пара давлением 64±2 кгс/см². ПГ является составной частью циркуляционной петли реакторной установки и считается элементом нормальной эксплуатации важным для безопасности.

     ПГ  обеспечивает следующие основные требования, предъявляемые к его конструкции  и компоновке:

• охлаждение теплоносителя 1 контура до требуемого уровня температур во всех проектных режимах;
• схема и компоновка ГЦК в совокупности с ПГ обеспечивает охлаждение теплоносителя 1 контура в режиме естественной циркуляции;
• все элементы, работающие под давлением, обладают надежностью и удовлетворяют требованиям правил ПНАЭ Г–7–008–89;
• конструкция ПГ исключает повреждения им другого оборудования и трубопроводов при максимальной проектной аварии.

      Система продувки ПГ по 2 контуру предназначена  для:

• поддержания показателей качества котловой воды парогенераторов в соответствии с требованиями СТП–ЭО–0003–03;
• понижения давления и температуры продувочной воды до величин, обеспечивающих нормальную работу установки № 5 СВО;
• дренирования и заполнения ПГ по 2 контуру.

      Парогенераторы  по 2 контуру связаны со следующими системами:

• системой питательной воды;
• системой паропроводов высокого давления (включая БРУ–К, БРУ–А, ПКПГ);
• системой продувки ПГ.

      Парогенераторы  по 1 контуру связаны со следующими системами:

• главным циркуляционным контуром;
• системой газовых сдувок;
• системой ПГС.

      Система продувки ПГ связана с:

• парогенераторами 1¸4 по 2 контуру;
• системой химобессоленной воды;
• системой дренажных баков;
• системой спецканализации;
• системами деаэрирования питательной воды;
• системой отбора проб;
• установкой 5 СВО.

1. Основные технические характеристики ПГВ–1000

Основные  технические характеристики ПГВ–1000 приведены в таблице 1

Таблица 1

2. Конструкция ПГВ–1000

      Парогенератор ПГВ–1000 представляет собой горизонтальный однокорпусный рекуперативный теплообменный аппарат с горизонтальным расположением теплообменных трубок и включает в себя следующие основные узлы:

• корпус;
• входной и выходной цилиндрические коллекторы теплоносителя;
• трубный пучок поверхности теплообмена;
• дырчатый погружной лист;
• перегородку солевого отсека;
• заборный короб солевого отсека;
• сепарационные устройства;
• систему подвода и раздачи основной питательной воды;
• пароотводящую систему;
• систему продувки и дренажа;
• опорные конструкции;
• уравнительные сосуды;

      Корпус  ПГ.

      Корпус  ПГ представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд, торцы которого с двух сторон закрыты эллиптическими днищами. Материал корпуса – низколегированная углеродистая сталь перлитного класса – 10ГН2МФА.

      Длина корпуса – 13840 мм, внутренний диаметр 4000 мм, толщина стенок корпуса в средней части – 145 мм, на концевых участках – 105 мм, толщина стенок днищ – 120 мм. В верхней части центральной обечайки вварены два люка Ду–800 для обслуживания коллекторов 1 контура: "горячего" и "холодного".

      На  корпусе ПГ также имеется:

• десять патрубков Ду–350 для отвода насыщенного пара;
• штуцер Ду–100, расположен в середине нижней части, для дренирования котловой воды из ПГ в спецканализацию;
• патрубок Ду–500, расположен в центральной верхней части для подвода питательной воды;
• два штуцера Ду–80, расположены снизу в крайних частях, для отвода котловой воды в линию периодической продувки;
• два штуцера Ду–20, расположены по одному на каждом люке Ду–800, предназначены для контроля плотности фланцевых соединений 2 контура;
• один патрубок Ду–80 для постоянной продувки из солевого отсека;
• один патрубок Ду–80 для подвода аварийной питательной воды (в настоящее время заглушен);
• двадцать четыре штуцера Ду–20, расположены на корпусе и днищах, для присоединения линий контрольно–измерительных приборов;
• два люка Ду–500, расположены по одному на каждом эллиптическом днище ПГ, предназначены для доступа в объем 2 контура парогенератора при осмотрах и ремонтах внутрикорпусных устройств и теплообменной поверхности;
• два штуцера Ду–20, расположены по одному на каждом люке Ду–500, предназначены для контроля плотности фланцевых соединений 2 контура;
• 2 штуцера Ду–27, врезанных в нижнюю часть "горячего" коллектора ПГ–1, для установки смывных устройств.

      Входной и выходной цилиндрические коллекторы теплоносителя.

      Коллекторы  входа и выхода теплоносителя 1 контура  имеют одинаковое устройство. "Горячий" коллектор предназначен для раздачи  в теплообменные трубы поверхности  нагрева ПГ теплоносителя 1 контура, поступающего из реактора. В "холодный" коллектор поступает вода из теплообменных труб. Коллекторы представляют собой камеры цилиндрической формы. В нижней части внутренний диаметр составляет 834 мм при толщине стенки 168 мм. Общая длина коллектора 4970 мм. Коллекторы выполнены из низколегированной углеродистой стали перлитного класса – 10ГН2МФА. Внутренняя поверхность коллекторов, включая крышки фланцевых разъемов, плакирована антикоррозионной наплавкой толщиной 8 мм.

      Каждый  коллектор имеет:

• переходное кольцо Ду–850 для входа (выхода) теплоносителя и соединения с главными циркуляционными трубопроводами;
• два штуцера Ду–20 для отвода котловой воды из кольцевой щели переходного кольца, в линию периодической продувки;
• один штуцер Ду–10 для контроля плотности фланцевого соединения 1 контура (штуцер выведен на корпус);
• один штуцер воздушника коллектора 1 контура.

      В верхней части коллектор 1 контура  имеет фланцевый разъем Ду–500, предназначенный  для доступа внутрь коллектора. Разъем снабжен плоской крышкой, при  снятии которой производится осмотр и ремонт сварных швов приварки теплообменных труб к внутренней поверхности коллектора (к плакирующему слою).

      Уплотнение  всех фланцевых соединений по 1 и 2 контурам на парогенераторах 5ПГ–1ч3 осуществляется прутковыми никелевыми прокладками.

      На  парогенераторе 5ПГ–4 уплотнение коллекторов по 1 контуру осуществляется прокладками из расширенного графита, а уплотнение фланцевых соединений по 2 контуру осуществляется прутковыми никелевыми прокладками.

      Плотность фланцевых соединений ПГ–1ч4 контролируется, как в процессе разогрева или  расхолаживания, так и в процессе работы на номинальных параметрах на отсутствие протечек в контролируемые полости.

      Трубный пучок поверхности теплообмена.

      Поверхность теплообмена ПГ (S=6115 м²) выполнена из 11000 змеевиков, изготовленных из труб 16х1,5 мм из нержавеющей стали 0Х18Н10Т. Максимальная развернутая длина змеевика 15,1 м., минимальная–10,1 м. Змеевики скомпонованы в два U–образных пучка, имеющих по три вертикальных коридора шириной 200 мм для обеспечения устойчивой гидродинамики циркулирующей котловой воды. Трубки в пучках размещены в шахматном порядке, с шагом по высоте между слоями 19 мм и по ширине в одном слое 23 мм. Оси труб в соседних слоях сдвинуты на полшага (т.е. на 11,5 мм). Циркуляция котловой воды в межтрубном пространстве устойчивая и обеспечивает отсутствие пленочного кипения на трубках.

      Концы змеевиков заделываются в стенки коллекторов теплоносителя путем  обварки их торцов с антикоррозионным покрытием внутренних полостей аргонодуговой  сваркой и последующей вальцовкой на всю глубину заделки в коллектор. По ширине и высоте пучка змеевики дистанционированы специальными элементами, которые в свою очередь закреплены в опорных конструкциях, размещенных на корпусе ПГ. Элементы дистанционирования представляют из себя волнообразные полосы в сочетании с промежуточными плоскими планками. Дистанционирующие элементы изготовлены из нержавеющей стали 0Х18Н10Т.

      Дырчатый  погружной лист.

      Погружной дырчатый лист, состоящий из 4–х частей, с отверстиями диаметром 13 мм предназначен для выравнивания паровой нагрузки зеркала испарения. Уровень заливки котловой воды над дырчатым листом составляет 100 мм (номинальный уровень) и может иметь отклонения ±50 мм. Дырчатый лист установлен на высоте 260 мм от верхнего ряда змеевиков теплообменного пучка на специальной жесткой раме, установленной на опорные конструкции, закрепленные в корпусе ПГ. Живое сечение дырчатого листа для прохода пара составляет 8%. Толщина дырчатого листа 6 мм. Лист изготовлен из нержавеющей стали 0Х18Н10Т.

      Непосредственно к опорным конструкциям, закрепленным на корпусе ПГ, прикрепляются закраины, образующие опускной канал для циркуляции котловой воды путем выгораживания верхней части теплообменного пучка. Закраины изготовлены из нержавеющей стали 0Х18Н10Т толщиной 8 мм.

      Для уменьшения влияния перетока воды с погружного дырчатого листа в зону солевого отсека над и под погружным дырчатым листом установлена поперечная перегородка.

      На  торцевой закраине погружного дырчатого  листа со стороны "холодного" днища  ПГ установлен заборный короб солевого отсека.

      Сепарационное устройство.

      Сепарационное устройство предназначено для осушки пара, генерируемого в ПГ и представляет собой набор пакетов жалюзи.

        Конструкция каждого пакета включает  в себя установленный за жалюзи  паровой дырчатый лист, предназначенный для выравнивания поля скоростей пара. Пакеты располагаются под углом 26^о к вертикали в паровом объеме ПГ на высоте 750 мм от погружного дырчатого листа. Жалюзи волнообразного профиля выполнены из нержавеющей стали 0Х18Н10Т.

      Отвод отсепарированной влаги осуществляется через дренажные трубы, расположенные в паровом объеме ПГ и заглубленные своими нижними концами под уровень котловой воды, а верхними они соединены с дренажными камерами под пакетами жалюзи.

      Система подвода и раздачи основной питательной воды

      Подвод  питательной воды осуществляется через  патрубок Ду–500, расположенный в  верхней части корпуса ПГ. К  патрубку питательной воды, через  проставы с трубой, расположенной  под углом 35^о к горизонтальной оси в паровом объеме ПГ, присоединен коллектор Ду–400. Коллектор в паровом объеме ПГ разветвляется в свою очередь на два коллектора Ду–250 , расположенных над погружным дырчатым листом. От коллекторов Ду–250, под погружной дырчатый лист до верхнего ряда теплообменных труб, отходят 16 раздающих труб Ду–80 (13 со стороны "горячего" днища и 3 со стороны "холодного" днища ПГ). Раздающие трубы имеют по длине 38 патрубков Ду–25 для выхода питательной воды.

      Материал  системы подвода питательной  воды внутри ПГ (два коллектора Ду–250) – конструкционная углеродистая сталь, материал системы раздачи питательной воды – нержавеющая сталь.

      Устройство  раздачи аварийной питательной  воды состоит из коллектора Ду–80 и  раздающих труб Ду–20, имеющих по своей длине отверстия для  выхода воды. Коллектор и раздающие трубы расположены в паровом пространстве ПГ.

      Пароотводящая система.

      Пароотводящая система включает в себя 10 патрубков  Ду–350, расположенных по длине корпуса  в 2 ряда в верхней его части, Патрубки с помощью конических переходников и гнутых труб Ду–200 объединены в общий коллектор Ду–600.

      Материал  патрубков, переходников, труб и коллектора – углеродистая сталь.

      Система продувки и дренажа

      Продувка  и дренаж ПГ осуществляется через:

• штуцер Ду–80 постоянной продувки солевого отсека ПГ, соединенный внутри ПГ с заборным коробом солевого отсека;
• четыре штуцера Ду–20 периодической продувки кольцевых зазоров (карманов) коллекторов теплоносителя 1 контура;
• два штуцера Ду–80 периодической продувки ПГ из нижних точек корпуса ПГ (по одному со стороны "горячего" и "холодного" днища);
• штуцер Ду–100 для слива котловой воды из ПГ в спецканализцию.

      ПГ  снаружи закрыт тепловой изоляцией  из минеральной ваты и облицован  кожухом из алюминия толщиной до 0,8 мм.

      Опорные конструкции ПГ.

      ПГ  в контайнменте устанавливается  на две опорные конструкции, каждая из которых включает в себя опорный ложемент, роликовую опору, соединительные тяги, опорную колонну, закладную деталь и анкерные болты.

      Применение  в опорной конструкции двухъярусной роликовой опоры позволяет обеспечить перемещение ПГ, при термическом расширении трубопроводов Ду–850 1 контура, в продольном и поперечном направлениях до 100 мм, а также разворот ПГ на угол 10^о. Опорная конструкция обеспечивает удержание ПГ при приложении реактивных усилий величиной 1460 тн, возникающих при аварийной ситуации с разрывом трубопровода Ду–850 1 контура.

      При аварийной ситуации с разрывом трубопровода Ду–850 1 контура, реактивное усилие, действующее  на ПГ в вертикальной плоскости, полностью  воспринимается аварийными опорами  трубопроводов и опорами ПГ.

      Для защиты от избыточного давления на паропроводе каждого ПГ, в помещении  деаэраторов питательной воды (отм.+32 м), установлено по два импульсных предохранительных устройства (ИПУ). Конструкция и режим эксплуатации ИПУ ПГ приведены в инструкции № 5.2.ИПУ.ПГ.ИЭ по эксплуатации импульсных предохранительных устройств парогенераторов.

      Для возможности установки смывных  устройств в нижнюю часть "горячего" коллектора ПГ–1 врезаны два штуцера  Ду–27. в режиме нормальной эксплуатации РУ штуцеры закрыты фланцевыми разъемами с уплотнением на прокладке. Промывка "кармана" коллектора производится в период ППР на остановленной и расхоложенной РУ по отдельной программе. 

3. Тепловой расчет  парогенератора 

3.1 Исходные данные  представлены в таблице 2

Таблица 2

     Тепловая  схема ПГ представлена на рисунке 1.

     Характерные параметры изменения температуры  вдоль поверхности нагрева представлены на t-Q диаграмме – рисунок 2 

3.2 Расчет тепловой  схемы ПГ

      Определяем  тепловую мощность ПГ Qпг, ккал/ч.

Q_ПГ=G₁*(i₁'-i₁'')*h,

где: i₁', i₁'' - энтальпия теплоносителя во входном (при t₁'=301°C) и выходном (при t₁''=286 °C) сечениях соответственно. 

      Значения  i₁' и i₁'' при P=160 кгс/см², t₁'=301 0С, t₁''=286 определяем из таблицы "Термодинамические и теплофизические свойства воды и водяного пара" /1/

Q_ПГ=326700  Гкал/ч

Заключение

     Парогенераторы  АЭС с реакторами, охлаждаемыми водой, вырабатывают насыщенный пар. Требование поддержания высокой частоты теплоносителя обусловливает выполнение поверхностей теплообмена таких парогенераторов из аустенитной нержавеющей стали с электрополированными поверхностями. Наиболее оптимальная конструкция ПГ для АЭС с ВВЭР: однокорпусного с погруженной поверхностью теплообмена, с естественной циркуляцией рабочего тела. С переходом на более высокие единичные мощности агрегатов созданная конструкция ПГ принципиальных изменений не претерпела. Однако осуществлялись весьма серьезное усовершенствование ее узлов и рационализация протекания процессов генерации пара. Практика показывает, что даже для условий больших мощностей реактора ВВЭР-1000 ПГ погруженной поверхностью теплообмена обеспечивает требуемую производительность.

       Список литературы

1. В.Ф Рябинин Ю.П. Шпагин «Монтаж технологического оборудования АЭС с реакторами ВВЭР-1000». Москва. Энергоатомиздат. 1986.
2. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. Москва. «Высшая школа». 1984.
3. Инструкция по эксплуатации парогенераторов ПГВ-1000 и системы их продувки по II контуру.№ 5.2.ПГ.ИЭ.
4. Рассохин Н.Г. "Парогенераторные установки атомных электростанций" М.: Энергоатомиздат, 1987

Графическая часть 

       Рис. 1. Расчетная тепловая схема ПГ.

       t₁’-температура теплоносителя на входе в ПГ;

       t₁’’-температура теплоносителя на выходе из ПГ;

       t₂’-температура питательной воды на входе в ПГ;

       t₂’’-температура насыщения котловой воды на выходе из ПГ; 
 

       Рис. 2. t-Q диаграмма ПГ. 

Рис. 4. Общий вид парогенератора ПГВ-1000