ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исходные положения из "Проектирование теплообменных аппаратов АЭС " Парогенераторы и промежуточные теплообменники реакторов типа БН. В реакторах типа БН освоенный уровень температур натрия в первом контуре не превыщает 560 °С, поэтому, учитывая снижение температур в промежуточном контуре, можно считать для этих реакторов реальным уровень температур пара в пределах 450—510°С. Давление пара может назначаться в широких пределах до 24 МПа. Необходимо отметить, что оптимизация параметров парового цикла ограничивается не только выходной температурой натрия, но и подогревом в реакторе. Для современных реакторов типа БН характерен подогрев в диапазоне 150— 200 °С и, следовательно, температура на входе в реактор 300— 400 °С. С учетом снижения температур в ПТО диапазон значений температуры питательной воды на входе в ПГ может быть принят равным 200—300 °С, что соответствует турбоустановкам с регенеративными подогревателями. Таким образом, по холодным веткам контуров располагаемый температурный напор равен примерно 100°С (400 °С — температура первого контура и 300 °С — температура питательной воды), что несколько больще температурного напора по горячим веткам (рис. 1.4). В то же время высокий уровень температур теплоносителей по холодной ветке (до 400°С) позволяет при выборе оптимального давления пара варьировать значения давления в щироком диапазоне, вплоть до сверхкритического (24 МПа). Однако выбор давления свыше 20 МПа ограничивается отсутствием в настоящее время освоенных материалов, обеспечивающих необходимые запасы по длительной прочности теплообменных труб в пароперегревателе. [c.13] Кроме того, увеличение только давления без соответствующего повышения температуры неэффективно (рис. 1.5). Этими обстоятельствами объясняется отказ в известных проектах АЭС с реакторами типа БН от закритических параметров пара, хотя в дальнейшем, по мере освоения новых материалов, закритическое давление может оказаться экономически перспективным. [c.13] Низкое давление пара (менее 9 МПа) не рассматривается из-за чрезмерного уменьшения КПД паротурбинного цикла и высоких тепловых потоков в испарителе ПГ (до 1000 кВт/м ). [c.14] При выбранных температурах теплоносителя первого контура и рабочего тела в третьем контуре повышение температуры в промежуточном контуре приводит к увеличению площади теплопередающей поверхности в ПТО и уменьщению в ПГ, и наоборот. Оптимальное соотнощение должно выбираться в каждом конкретном случае с учетом конструкционных соображений как отдельных видов оборудования (теплообменника, ПГ), так и реакторной установки в целом. [c.14] Представляет интерес сравнение характеристик ПГ АЭС с реактором БН-600 и АЭС Феникс , имеющих довольно близкие значения температур теплоносителя первого контура и питательной воды и пара, поскольку можно наглядно увидеть степень возможных различий в конструкционных решениях при близких исходных условиях. Удельная площадь поверхности, приходящаяся на 1 МВт передаваемой мощности в ПГ АЭС с реактором БН-600, примерно в 2 раза больше, чем в ПГ АЭС Феникс (соответственно И и 4,9 м /МВт). Меньшая площадь поверхности в ПГ АЭС Феникс достигается за счет больших температурных напоров между натрием промежуточного контура и пароводяным контуром. Температурный напор в горячих ветках АЭС с БН-600 равен 13 °С, в установке Феникс 30 °С, в холодных ветках — соответственно 90 и 120 °С. [c.15] В промежуточных теплообменниках картина обратная. Удельная площадь поверхности (без учета запасов по площади) теплообменника реактора БН-600 равна 4 м /МВт, теплообменника реактора АЭС Феникс 6 м /МВт. [c.15] Предпочтительность того или иного решения зависит от детальных конструкционных решений. [c.15] В последних проектах АЭС с реакторами типа БН наблюдается некоторое снижение температуры теплоносителя на выходе из реактора и соответственно снижение температуры пара. Для реактора Супер-Феникс , например, эти температуры составляют соответственно 545 и 490 °С, для реактора СГ К 538 и 486 °С, для проектируемого реактора БН-1600 547 и 490°С [7, 8]. [c.15] Промежуточные теплообменники и парогенераторы ВТГР. Известные проекты [9, 10] высокотемпературных реакторов, охлаждаемых гелием, предусматривают выработку тепла с температурой до 950°С. Требуемый температурный уровень тепла, передаваемого технологическому производству, также достаточно высок и составляет 900°С. Передача тепла осуществляется высокотемпературными ПТО. [c.15] В теплообменниках обычно передается только высокотемпературная часть тепла, вырабатываемого в реакторе. Так, в проекте АЭС с реактором ВГ-400 [И] теплоноситель первого контура, проходя через ПТО, охлаждается с 950 до 700—750 °С, нагревая гелиевый теплоноситель промежуточного контура до 900 °С, и затем направляется в ПГ (см. рис. 1.3). [c.15] Основная часть энергии расходуется на опреснение воды. [c.16] Нижний уровень температур газовых теплоносителей ограничивается температурами, допустимыми для корпусных конструкций реактора и оборудования, а также допустимыми температурами для циркуляторов (газодувок) и составляет 350—400 °С. [c.16] Температура гелия первого контура, поступающего из ВПТО в ПГ, допускает получение пара закритических параметров. Тем не менее в отечественных и зарубежных проектах в настоящее время ориентируются на докритические параметры пара (р=17- 18 МПа и 540°С). В дальнейшем по мере накопления опыта эксплуатации ПГ, обогреваемых гелием, не исключен переход на закритические параметры пара, поскольку это выгодно для повышения КПД паротурбинного цикла. Однако экономически это будет оправдано, если при этом будет обеспечиваться необходимая ресурсная надежность ПГ. [c.18] Общие соображения об условиях работы теплообменных аппаратов АЭС с реакторами БН и ВТГР. Стандартные параметры свежего пара, достигаемые в ПГ АЭС с реакторами типов БН и ВТГР, по условиям влажности на последних ступенях турбины не позволяют использовать цикл прямого расширения. Требуется применение промежуточного перегрева пара перед последними ступенями турбины. Необходимый перегрев пара может осуществляться либо реакторным теплом, подводимым теплоносителем первого или промежуточного контура, либо паром (отборным или свежим). В первом случае обеспечивается максимальный термодинамический КПД. [c.18] Однако опыт эксплуатации АЭС ( Феникс , Форт-Сент-Врейн , БН-350) показал опасность последствий разуплотнения ПГ, особенно натриевых, а также сложность пуска и остановки паротурбинной части с реакторным промежуточным пароперегре-вом (промперегревом). В частности, во время пуска АЭС необходимо обеспечивать постоянное охлаждение промежуточного пароперегревателя собственным или посторонним паром соответствующих параметров, чтобы исключить тепловые удары в нем при поступлении холодного пара из турбины при ее пуске. [c.18] Суммарный расход гелия — — — — — . [c.20] Высокие абсолютные значения температур теплоносителя и рабочего тела, а также значительные перепады по трактам на входе в ТА и на выходе из них (в АЭС с реакторами на быстрых нейтронах эти перепады достигают 200 °С и более) способствуют возникновению в узлах и элементах ТА существенных неравномерностей температурных полей и температурных деформаций. Неравномерность температурных полей по сечению ТА вызывается неравномерностью распределения расходов теплоносителей и возможной неоднородностью температуры теплоносителя на входе. Обеспечение равномерного распределения теплоносителя в большом объеме трубного пучка представляет собой сложную задачу и требует тщательной отработки подводящих устройств. Уменьшению неравномерности температурных полей по длине трубного пучка способствует увеличение длины трубного пучка по сравнению с его диаметром. [c.23] Другой причиной возникновения неравномерных температурных полей являются переходные режимы работы ТА. Наиболее опасными являются переходные режимы, связанные с резким снижением мощности реактора или расхода теплоносителя в контурах. Определяющими в этих режимах являются режимы срабатывания АЗ реактора и аварийного отключения отдельных насосов в контурах. В первом случае неравномерные температурные напряжения возникают в стенках и конструкционных узлах входных камер, во втором — в выходных камерах по контуру, в котором отключился насос. [c.23] Значительные перепады (подогревы) температуры теплоносителей по контурам ТА порождают значительные конструкционные сложности при верхнем отводе и подводе подогреваемой среды, что характерно при компоновке теплообменного аппарата в корпусе реактора. [c.23] Вернуться к основной статье