р (Рассохин Н.Г - Парогенераторные установки атомных станций (1987)), страница 4

Из недостатков гелия следует иметь в виду его малую объемную теплоемкость. Поэтому для переноса больших количеств тепла нужно предусматривать ббльшие, чем даже в случае применения диоксида углерода, температурные перепады на входе в поверхность теплообмена и выходе из нее. При практическом использовании гелия нужно иметь в виду его высокую стоимость и такое свойство, как текучесть (способность проходить через очень малые неплотности). Диоксид углерода (С02) по теплопроводности и интенсивности теплообмена существенно уступает гелию.

Однако по затратам иа перекачку (при одной и той же мощности реактора) он несколько лучше. Кроме того, СОэ существенно доступнее. Этот газ сравнительно широко применялся в качестве теплоносителя в ядерной энергетике в первое десятилетие ее развития. В более поздний период ввод АЭС с реакторами, охлаждаемыми СОь не осуществлялся. Одна из причин — трудность предотвращения попадания теплоносителя в воду или наоборот, Это обусловлено очень большими размерами поверхностей нагрева, а следовательно, большим числом сварных соединений и др.

Если давление в реакторе выше давления в ПГ, то через возможные неплотности СОэ попадает в воду. В результате образования Н2СОл начнется интенсивная коррозия материалов контура ПГ. При более высоком давлении в ПГ вода может попасть в реакторный контур, что вызовет интенсивную коррозию его материалов даже при весьма малых протечках. Теплопередающие способности газовых теплоносителей существенно улучшаются при повышении давления: с повышением давления повышается плотность и почти пропорционально снижаются затраты на перекачку.

Если затраты на перекачку сохранить ~акими же, как и при низких давлениях, то можно повысить интенсивность теплообмена за счет повышения массовой скорости. При использовании газового теплоносителя выбор давления— сложный технико-экономический вопрос. Повышение давления приводит к снижению затрат на перекачку, уменьшению поверхности теплообмена, повышению температуры газа на выходе из реактора. Но одновременно увеличиваются капитальные затраты на все элементы, работающие под давлением.

Для каждого конкретного случая должен быть найден опгимальный вариант. Зиачеиие Параметр 10 284 14 310 320 8,8 ЗЗО 264 244 20 3,7 274 270 20 5„6 300 а»* зы ,')„» гт Ю ~~тел и 'Имл »;»е *Уй 'й ,»а 1» 4" а'т»ал $" »7 6»Э-анаграмма ПГ л Рнс. 3.2. 6 41-диаграмма ПГ, обогреиаемого ко»щенсиру»ащимся насыщенным паром 27 Рис. 33. 1»ЧЕВ»»днааан»»»щах»ГИВХ»ЛГЗЩГМ»М»т',"бкзяй41Ч«лиат''тдгс „Л~ '~»,ГЭ»тхт' «,".".„»»»1',' Е/ »»". т ', »» '...1' ГЛАВА 3 КОНСТРУКЦИОННЫЕ СХЕМЫ ПГ ф 3.1.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ СХЕМЫ ПГ, ОБОГРЕВАЕМЫХ ВОДОЙ Параметры ПГ. ~Температура водного теплоносителя 1'» на входе в 'ПГ тем выше, чем выше давление в реакторе р». Технически можно осуществить реактор, трубопроводы и ПГ с давлением вплоть до критического. Но экономические соображения ограничивают давление в реакторе до 17 МПа. Реакторы, охлаждаемые водой, не допускают ее вскипания (за исключением поверхностного кипения), поэтому на выходе иэ реактора должен быть определенный недогрев 61 до температуры насыщения Г,ь соответствующей давлению р».

Следовательно„температура на выходе из реактора равна Р»=уы — 61. Максимально возможная температура рабочего тела 1 з на выходе из ПГ определяется величиной Т'» и температурным напором АГ, на входе теплоносителя в ПГ: Рея=К» — АГ . Другой характерной температурой рабочего тела является температура его насыщенного пара Г,з при давлении в испарителе рз. Ее значение определяется температурой теплоносителя 1», и температурным напором Ии,"„" на выходе иэ испарителя. Охлаждение теплоносителя в ПГ до конечной температуры 7"» в общем случае осуществляется в пароперегревателе, испарителе и экономайзере соответственно на величины 61», 61» е», 61»а»»- Температура теплоносителя на выходе иэ испарителя =1'» — 61» — 61»„,, а температура насыщения рабочего тела в нем Г з(рз) =" »исп — Луиса".

Изменение температур теплоносителя и рабочего тела в элементах ПГ представлено на 1, Я-диаграмме рис. 3.1. По оси ординат 1, Я-диаграммы откладываются характерные для каждого элемента ПГ температуры, а по оси абсцисс — количества переданного тепла в экономайзере Язщ испарителе Я„, и пароперегревателе О п. Ориентировочное соотношение параметров теплоносителя и рабочего тела представлено в табл. 3.1. Из таблицы видно, что при достижении максимально возможных давлений насыщенного пара, вырабатываемого ПГ, перегрев его невелик (не более ЗбеС).

Заметный перегрев при водном теплоносителе может быть получен при низких давлениях насыщенного пара. Известно, что перегрев пара целесообразен только тогда, когда исчерпаны возможности повышения давлении насыщенного пара. Как было показано, максимально возможный перегрев пара в ПГ с водным теплоносителем может достигнуть ЗО'С (а реально, видимо, и того меньше). Такой малый перегрев 26 Т а б л и и а 3.1. Саатныаеяне параметраа аодиого теплоносителя и рабочею тела .Даиленне теплоносителя на входе и ПГ, МПа Температура теплоносителя иа входе и ПГ, 'С Температура, 'С» теплоносителя на выходе нз нспарителя насыщенного пара Температурный напор на выходе из испарителя, 'С Давление насыщенного пара, МПа Возможная температура рабочего тела на выходе из ПГ, еС Возможный перегрев рабочего тела, 'С не дает заметного повышения КПД цикла, но требует определенного усложнения конструкции ПГ.

Поэтому действующие мощные АЭС с водным теплоносителем работают на насыщенном паре без перегрева. 1, Я-диаграмма для ПГ насыщенного пара в отличие от диаграммы на рис. 3.1 не имеет участка, характерного для пароперегревателя. Однако следует иметь в виду, что даже небольшой перегрев пара (20'С) заметно изменит условия работы турбины, повысив ее надежность и КПД. В первую очередь это скажется на повышении надежности работы регулирующих органов, проточной части и особенно ее последних ступеней за счет снижения интенсивности коррозионно-эрозионных процессов.

Такой перегрев окажет влияние и на экономические показатели турбины, так как можно будет более уверенно выбрать разделительное давление для установки сепаратора-пароперегревателя (СПП) турбины и получить некоторое повышение КПД в ее ступенях. Воэможность осуществления перегрева пара в ПГ на АЭС с реакторами, охлаждаемыми водой под давлением, в первую очередь зависит от выбранного давления в реакторе, принятой конструкционпой схемы ПГ и наличия соответствующих надежных материалов для изготовления паропере- Вкод пердого теплоносите о) Выкоддтороео теплоноси теле Параметры толллнлсмголя Параметры рабочего тола ро.

Мна т,, с т,, с тя, с Белоярская АЭС АЭС во бораняфурте-на-Майне о мо ол 15,0 6.4 317 260 197 177 1 Вход дпгорого теплоносителя Выкод пердоео теплоносителл а] Вкод дтсроео / теплоносителя код пердоео плон ситело Выкод пердого теплоноси Ь) Выгод дгпороео теплоноси телл Т а б л н и а 3.2. Параметры АЭС с насыщенным паром в качестве теплоносителя гревателя. В настоящее время перспективным материалом для этой цели является созданная безникелевая сталь 08Х14М, В настоящее время эксплуатируются несколько ПГ, вырабатывающих перегретый пар. На рис. 3,2 приведена 1, Я-диаграмма ПГ 1 блоха Белоярской АЭС, ОбоГРЕВаЕМОГО ННСЫЩЕННЫМ ВОДЯНЫМ ПНРОМ (Янам, Як ам соответственно тепло, переданное в некипящей и кипящей частях экономайзера).

Как уже говорилось, АЭС такого типа свое развитие прекратили, уступив место чисто одноконтурным, но краткое рассмотрение основных агрегатов таких блоков все еще сохраняет определенный интерес с точки зрения эволюции инженерных решений в бурно развивающейся отрасли техники. В табл, 3.2 приведены параметры 1 блока Белоярской АЭС и АЭС малой мощности во Франкфурте-на-Майне (ФРГ).

Сравнение данных табл. 3.1 и 3.2 показывает, насколько насыщенный пар как теплоноситель эффективнее воды. Если для получения в ПГ, обогреваемом водой, насыщенного пара умеренного давления требуется иметь превышение р, над рт примерно в 2,5 раза, то в первом случае р| отличается от рт несущественно.

Конструкционные схемы. При создании высокоэкономичных н надежных ПГ больнюе значение имеет правильный выбор его конструкционной схемы. Характеристиками„определяющими схему ПГ в целом и его отдельных элементов, являются: способ омывания теплопередающей поверхности и форма ее, компоновка элементов, принцип движения рабочего тела н т. д. Выбор и обоснование каждой характеристики ведутся последовательно в процессе проектирования и окончательно уточняются при завершении конструкторского расчета. Первый вопрос рассмотрения — способ омывания теплопередающей поверхности. Рекомендуется среду с ббльшим давлением направлять в каналы с меньшим эквивалентным диаметром, соблюдая принцип противотока.