Сепаратор-пароперегреватель СПП-500-2.

Общие сведения.
   В турбинах АЭС, работающих на насыщенном паре, одной из наиболее важных, является проблема уменьшения влагосодержания в проточной части турбины. Поступающий в турбину пар уже содержит около 0,3% влажности и если турбоустановка не будет иметь влагоотделителей, то влажность в последних ступенях турбины может достигнут 24%, что приводит к значительному снижению внутреннего к.п.д. турбины и недопустимой эрозии лопаток турбины.
   Для снижения конечной влажности пара в тепловой схеме турбины К-500-65/3000 предусмотрена промежуточная сепарация пара с последующим двухступенчатым паровым перегревом отсепарированного пара, осуществляемая вне корпуса турбины в комбинированных аппаратах – сепараторах-пароперегревателях (СПП). Применение промежуточной сепарации и двухступенчатого перегрева повышает тепловую экономичность турбины мощностью 500 МВт примерно на 2,3%
   Для обеспечения надежности работы турбины, в схеме которых предусмотрены сепараторы-пароподогреватели, а также для обеспечения нормальных условий эксплуатации этих аппаратов должны быть соблюдены следующие условия:
       1. Аппараты в процессе эксплуатации должны быть "сухие", другими словами сепарат влажного нагреваемого пара и конденсат греющего пара должны выводится из них и сливаться в промежуточные емкости. Этим предотвращается возможность заброса воды в турбину или разгон ее выпаром сепарата или конденсата в режимах резкого снижения нагрузки, с отключением генератора.
       2. В промежуточных емкостях должен поддерживаться постоянный уровень сепарата или конденсата, чтобы избежать поскоков пара через работающий аппарат.
       3. Для поддержания процесса теплообмена в пароподогревателях, а так же для предотвращения накопления опасной концентрации гремучей смеси, должно быть предусмотрено удаление из аппарата неконденсирующихся газов, выделяющихся пр конденсации греющего пара.
       4. Аппараты должны быть защищены от недопустимого повышения давления в них при аварийных ситуациях.
   С турбиной К-500-65/3000 устанавливается четыре сепаратора-пароподогревателя (СПП) типа СПП-500-2, которые включены параллельно по перегреваемому и греющему пару. Греющим паром первой ступени перегрева служит пар из первого отбора ЦВД турбины, а греющим паром второй ступени служит острый пар, обираемый перед стопорными клапанами турбины. Слив сепарата из всех СПП осуществляется под уровень в общий сепаратосборник (СС). Конденсат греющего пара отводится под уровень в соответствующий конденсатосборник (КС-1, КС-2).


   На рисyнке 1 показано включение СПП в схему турбоустановки.    С турбиной К-500-65/3000 устанавливается СПП двух модификаций, отличающихся друг от друга только расположением внешних присоединений, обусловленных требованиями компоновки турбо установки.

Включение СПП в схему установки.
Включение СПП

Назначение и устройство СПП
   Промежуточный пароперегреватель предназначен для осушки (сепарации) и перегрева пара после ЦВД турбины.
   СПП-500-2 выполнен в виде однокорпусного вертикального аппарата и состоит из сепаратора, расположенного в верхней части, и пароперегревателя, расположенного в нижней части аппарата. Схема СПП-500-2 показана на рисунке 2.
   Сепаратор представляет собой цилиндрический сварной сосуд высотой 4367 мм с наружным диаметром 4170 мм.
   Основными узлами сепаратора являются:
   Корпус (5), состоящий из обечайки и приваренного к ней крышки, в крышку вварены два патрубка Ду – 700, один для отбора пара (четвертый обор турбины), другой для присоединения предохранительных клапанов.
   На обечайке корпуса расположены два патрубка Ду – 200 для слива сепарата и один патрубок для подвода влажного пара.
   Обечайка и крышка изготовлены из стали 12Х18Н9Т;
   В верхней части корпуса СПП расположены:
      а) центральная труба Ду-1200, переходящая в верхней части в переходной выходной патрубок, по которому осуществляется отвод перегретого пара из СПП;
      б) сепарационное устройство;
      г) цилиндрическая проставка с линзовым компенсатором.    Проставка помещается между сепарационным устройством и центральной трубой.
   Сепарационное устройство (6) состоит из 20 унифицированных блоков (смотри рисунок 3), расположенных радиально в кольцевом пространстве между обечайкой корпуса и центральной трубой. В сепарационном устройстве отделение влаги осуществляется на поверхности сепарирующих элементов. Сепарирующие элементы – жалюзи, представляют собой волнообразно изогнутые листы, расположенные вертикально и набранные в пакеты. Пакеты жалюзи прикрепляются к вертикальным стойкам каркаса. Каждый пакет в нижней части имеет корыто, по которому сливающийся в него сепарат отводится к центру аппарата.
   Каждый унифицированный блок состоит из трех вертикально расположенных пакетов, Для равномерного распределения потока пара по каждому пакету перед ним установлены направляющие лопатки, а за пакетам установлены дырчатые щиты.
   Соседние блоки отделены друг от друга радиально расположенным изогнутым листом, образующим вместе с передним блоком клиновидный, сужающийся к низу канал для распределения пара по пакетам, а с задним такой же канал, но расширяющийся к низу для выхода осушенного пара.
   Все детали сепарационного устройства изготовлены из стали 12Х18Н9Т;
   Пароперегреватель содержит следующие основные узлы:
      а) корпус;
      б) теплообменная установка 1 и 2 ступеней перегрева;
      в) четыре камеры подвода греющего пара;
      г) четыре камеры отвода конденсата греющего пара;
   Корпус пароперегревателя состоит из обечайки и приваренной к ней нижней опорной юбки. Нижняя часть опорной юбки представляет собой плиту толщиной 135 мм. В опорную юбку вварено днище пароперегревателя с патрубком Ду-50 для опорожнения СПП. На обечайке корпуса находятся 8 патрубков в которых расположены камеры подвода греющего пара и отвода его кондесата.
   Обечайка и опорная юбка изготовлены из стали 12Х18Н9Т.
   Теплообменная установка 1 и 2 ступеней перегрева состоит из отдельных однотипных кожухотрубных теплообменников, так называемых модулей, представляющих собой трубы в которые вварены трубные доски. В трубных досках развальцованы и обварены трубки Ø25x2 к центру верхней трубной доски каждого модуля. К центру нижней трубной доски каждого модуля приварены так же трубки для отвода из модулей конденсата греющего пара. Для предотвращения проскоков нагреваемого пара мимо трубок модуля, проходы между модулями, как сверху, так и снизу закрываются листами, имеющими форму зазора между модулями.
   Камеры подвода греющего пара к модулям 1 и 2 ступени перегрева расположены в верхней части корпуса пароперегревателя. Каждая камера представляет собой патрубок Ду-300, в верхней части которого имеется штуцер Ду-120 для подвода греющего пара. В патрубок вварена трубная доска, в которой развальцованы и обварены трубки Ø25x2, подающие пар к модулям. Для удобства обнаружения протечек и глушения трубок подвода греющего пара, патрубки в торцевой части имеют фланцевые заглушки.
   Камеры отвода конденсата греющего пара 1 и 2 ступеней перегрева расположены в нижней части корпуса пароперегревателя. Каждая камера представляет собой патрубок, имеющей в торцевой части фланцевую заглушку. В верхнюю часть патрубка вварен штуцер Ду-20 для отвода неконденсирующихся газов, в нижнюю часть – штуцер Ду-120 для отвода конденсата греющего пара. В патрубок вварена трубная доска, в которой развальцованы и обварены трубки Ø25x2 для отвода конденсата греющего пара и неконденсирующихся газов из модулей пароперегрвателя.
   Ориентирование и крепление СПП производится с помощью промежуточного опорного кольца поставляемого вместе с аппаратом. Днище пароперегревателя устанавливается на опорное кольцо и крепится к нему болтами. Затем после окончательной установки и выверки аппарата опорное кольцо приваривается к закладному кольцу фундамента.


Сепаратор пароперегревательСепаратор-пароперегреватель СПП-500-2 (серийный)
   1 — опорная решетка модулей;
   2 — модули II ступени перегрева;
   3 — модули I ступени перегрева;
   4 — перегородка между модулями I и II ступеней перегрева;
   5 — корпус; 6 — блоки сепарационные; 7 — раздающая камера;
   А — вход влажного пара;
   Б — отвод сепарата после сепарационной части;
   В — выход перегретого пара;
   Г — подвод греющего пара к модулям II ступени;
   Д — подвод греющего пара к модулям I ступени;
   Е — отвод конденсата греющего пара из модулей II ступени;
   Ж — отвод неконденсирующихся газов из модулей I ступени;
   3 — отвод конденсата греющего пара из модулей I ступени;
   И — отвод неконденсирующихся газов из модулей II ступени;
   К — к предохранительным клапанам;
   Л — к отбору.
Схема сепараторного блока Схема сепарационного блока
   1 — входной канал;
   2 — выходной канал;
   3 — жалюзийные пластины;
   4 — направляющие лопатки;
   5 — дырчатый лист

 

Таблица 1. Технические характеристики сепаратора – пароперегревателя.

Наименование параметраразмерностьвеличина
геометрические характеристики
высота аппаратамм9050
наружный диаметр корпусамм4170
масса аппарата в сухом видекг1185
поверхность теплообмена (общая)м22725
поверхность теплообмена 1-й ступеним21240
поверхность теплообмена 2-й ступеним21485
площадь жалюзим233.7
перегреваемый пар
расход на входекг/ч519722
давление на входеатм3.73
температура на входеºC137,4
влажность на входе%15
расход за сепараторомкг/ч446657
температура за сепараторомºC136,6
влажность за сепаратором%0.1 - 0.2
температура за первой ступенью перегрева ºC192±2
температура на выходеºC263±2
греющий пар первой ступени перегрева
расходкг/ч31500
давление на входеатм18,9
температура на входеºC208,5
влажность на входе%10
греющий пар второй ступени перегрева
расходкг/ч42100
давление на входеатм63,9
температура на входеºC278,4
влажность на входе%0,7
Тракты. 3.3.1. Тракт технологического канала. /Л.15, 16/. Тракт состоит из двух частей (рис. 15-1, 15-2) - верхней РБМ-К15.сб.25 и нижней РБМ-К5.сб.26. Верхний тракт служит для установки и крепления технологического канала, установки, подвески с топливной кассетой, защитных плит и блоков плитного настила. Имеется 35 типов верхних трактов, которые различаются по расположению патрубков пароводяной коммуникации (ПВК), - тракты РБМ-К5.сб.25-1, сб.25-2, сб.25-3, сб.25-3-01,...сб.25-3-32. Патрубки соседних трактов разнесены по высоте на 95 мм и развернуты в сторону соответствующей пары барабан-сепараторов (БС) на 33°±30' относительно оси реактора, перпендикулярной направлению на блок "Г" зд. 101. Этим обеспечивается возможность монтажа трубопроводов ПВК между трактами. Имеется также различие между верхними трактами, установленными на 1-ом энергоблоке (РБМ-К15.сб.25-01) и трактами, применяемыми на 2-ом энергоблоке (РБМ-К15.сб.25-02). В данном описании рассмотрены оба варианта конструкции верхнего тракта ТК. Составные части верхнего тракта РБМ-K15.сб.25-01 (рис. 15-1): - стояк (сб.25-30, сб.25-31, сб.25-32, сб.25-32-01,... сб.25-32-32, всего 35 типоразмеров); - труба в сборе (сб.25-25), вваренная в решетки схемы "Е"; - фланец в сборе (сб.21-6), закрепленный болтами на защитной плите (сб.07) графитовой колонны. Стояк выполнен в виде трубы в сборе, в которую вмонтирована обойма (c6.25-26). (Труба в сборе: сб.25-35, сб.25-36, сб.25-37, сб.25-37-01,...сб.25-37-32 - всего 35 типоразмеров). В нижней части трубы в сборе находится патрубок для отвода теплоносителя. К патрубку приваривается трубопровод ПВК. Теплоноситель проходит из ТК в ПВК через 8 отверстий ? 40 мм обоймы. Для установки подвески с кассетой и герметизации входа в канал предназначены следующие детали обоймы: - кольцо (25-37) с двумя торцевыми пазами для фиксации запорной пробки (cб.15-1) подвески от радиальных перемещений; - обойма (25-35) с посадочным местом для верхней пробки (сб.15-5) подвески; поверхность обоймы обжимают плавающие надувные манжеты РЗМ при уплотнении стыковочного патрубка РЗМ с трактом ТК в операциях перегрузки кассет; - стакан (23-36) с кольцевой выточкой, в которую выталкиваются шарики фиксаторы, предохраняющие запорную трубку подвески от осевых перемещений; верхняя кромка стакана винтообразная - для стыковки с обоймой запорной пробки (рис. 41). Труба в сборе (сб.25-25) имеет штуцер (25-30) для отвода азотно-гелиевой смеси в систему КЦТК. Верхняя кромка трубы разделена под усиковый шов для приварки ТК. Высота усика в 20 мм обеспечивает 3-4 замены ТК в ходе эксплуатации реактора. Соединение сборок сб.25-25 и сб.21-6 выполнено по принципу "труба в трубе" со свободным скольжением для компенсации осевого температурного расширения графитовой кладки на величину до 95 мм. На боковой поверхности стояка имеются приливы для установки защитных плит и блоков плитного настила. В связи с применением на 2-ом блоке ИАЭС подвески РБМ-К15.сб.15 с винтовой пробкой (вместо подвески РБМ-К5.сб.15 с шариковой пробкой верхние тракты РБМ-К15.сб.25-02, применяемые на 2-ом блоке, имеют конструктивные отличия от вышеописанных трактов РБМ-К15.сб.25-01. Основные отличия заключены в конструкции обоймы РБМ-К15.сб.25-3. (см. рис. 15-2). В отличие от обоймы сб.25-26 (рис. 15-1), в конструкции обоймы сб.25-33 отсутствуют детали 25-37 (кольцо и 25-36 (стакан с кольцевой выточкой под шарики-фиксаторы). На внутренней поверхности обоймы сб.25-33 выполнена трапецеидальная резьба, несущая функции элемента, фиксирующего подвеску от осевых перемещений относительно тракта. Остальные составные части тракта РБМ-К15.сб.25-02 (стояк, труба в сборе, фланец в сборе) аналогичны по конструкции соответствующим элементам тракта РБМ-К15 сб.25-01. Нижний тракт РБМ-К5.сб.26 служит для крепления ТК и выполнен в виде трубной конструкции (сб.26-1-01, сб.26-7), в которую вмонтирован сильфонный компенсатор (сб.26-3). Тракт вварен в решетки схемы "ОР". Канал соединен с трактом посредством компенсатора (сб.26-3), который рассчитан на компенсацию осевых температурных расширений канала, схем "Е" и "ОР" - до 120 мм. В нижней части тракта имеется уплотнение с асбестовой набивкой АГ-1, ограничивающее утечку азотно-гелиевой смеси из РП при аварийной разгерметизации компенсатора. Всего трактов ТК - 1661.

Реакторы с натриевым теплоносителем В результате исследований различных жидкометаллических теплоносителей разработчики проектов реакторов-размножителей во всех странах остановили свой выбор на натрии ввиду его исключительно благоприятных теплофизических свойств, совместимости со многими конструкционными материалами, низкой стоимости. Расплав натрия имеет много преимуществ (его температура на входе - 370 градусов, а на выходе - 550, что в десять раз выше аналогичных показателей, скажем, для ВВЭР - там температура воды на входе - 270 градусов, а на выходе - 293).


Атомные станции с реакторами РБМК 1000