7. Индивидуальное задание

7.1 Энергоблок бн-600 Устройство и работа парогенератора

Парогенератор ПГН-200М.

Предназначен для выработки перегретого пара высокого давления и перегрева промежуточного пара, заданных параметров в диапазоне нагрузок (25-100%) N_ном и съема тепла циркуляционной петли в режимах пуска и расхолаживания с нормальными условиями эксплуатации, а также в режимах с нарушением нормальных условий эксплуатации.

ПГН-200М - прямоточный теплообменный аппарат секционного типа, состоящий из восьми однотипных секций, параллельно включенных как по 2, так и по 3 контуру.

Секция ПГ состоит из трех модулей - испарителя (И), основного пароперегревателя (ОП) и промпароперегревателя (ПП). Испаритель соединен с пароперегревателями (ОП и ПП) патрубками перелива натрия. Каждый модуль представляет собой вертикальный теплообменник с прямыми трубами, компенсатором линейных удлинений на корпусе.

Определения основных частей парогенератора.

Модуль - основной элемент парогенератора, представляющий собой кожухотрубный прямотрубный теплообменник поверхностного типа, определенного функционального назначения (модуль испарителя, модуль пароперегревателя, модуль промпароперегревателя)

Секция - отсекаемая часть парогенератора, состоящая из трех функциональных модулей: испарителя, пароперегревателя и промпароперегревателя, соединенных между собой и с контурами циркуляции по трактам рабочих сред непосредственно патрубками или трубопроводами обвязки с установленной на них запорной арматурой.

Описание конструкции.

Парогенератор ПГН-200М состоит из восьми параллельно включенных по всем рабочим средам секций, причем каждая секция выполняется из 3 функциональных модулей: испарителя, пароперегревателя и промпароперегревателя, трубопроводов обвязки секций по натрию, воде-пару высокого давления, пару промежуточного перегрева, вспомогательных систем заполнения , дренажа натрия, сдувки газа и других с установленной на них на входе и выходе каждой секции отсечной (запорной) арматурой, вынесенной буферной емкости (одна на петлю), растопочного оборудования (2 комплекта на петлю), установленного в рассечке «после испарителя и перед пароперегревателем», опорных металлоконструкций обслуживания, а также отдельных технологических систем (электрообогрева, сброса продуктов взаимодействия, контроля чистоты рабочих сред, быстрого обезвоживания, снижения давления в режиме полного обесточивания и др.), обеспечивающих эксплуатацию парогенератора во всех режимах работы установки.

МОДУЛИ ИСПАРИТЕЛЯ одинаковые по конструктивному исполнению, имеют нижнюю камеру подвода питательной воды и верхнюю камеру выхода слабоперегретого пара, выполняемые из стали 1Х2М.

Камеры уплотняются плоскими крышками (материал – сталь 12Х1МФ) с помощью спирально-навитых прокладок (СНП) 24 шпильками М64.

В верхней камере внутрь каждой трубки введены тонкостенные вставки, осуществляющие тепловую защиту узла заделки трубок в трубную доску при пульсациях температуры пара на выходе из модуля испарителя.

В нижней камере внутри каждой трубки установлены дроссельные устройства, которое представлено на(рис.5.3), обеспечивающие устойчивую работу испарителя в парогенерирующем режиме. Перед дроссельными устройствами устанавливается дроссельная доска. Коэффициент гидравлического сопротивления дроссельного устройства, отнесенный к внутреннему диаметру трубки, составляет 773±26 (расчетный).

На трубных досках со стороны натрия расположена тепловая защита. Корпус испарителя выполнен из стали 10Х2М и состоит из верхней и нижней натриевых камер, соединенных деталей под сварку с паро-водяными камерами и с цилиндрической частью корпуса, линзового компенсатора.

На цилиндрической части верхней камеры корпуса расположены 2 патрубка перелива 2натрия из модулей пароперегревателей и верхние опоры, причем плоскость опор совпадает с горизонтальной осью патрубков. Внутри камеры установлен смеситель потоков натрия от пароперегревателей.

В верхней натриевой камере установлено кольцо, служащее опорой для выгородки трубного пучка, препятствующей свободному проходу натрия вне трубного пучка.

Линзовый компенсатор состоит из 16 штампованных полулинз. На наружной стороне компенсатора установлен съемный кожух, позволяющий оперативно производить осмотр состояния металла линз компенсатора. В полости между кожухом и линзами предусмотрено место для установки датчика протечки натрия.

На цилиндрической части корпуса модулей расположены опоры для соединения с промежуточными опорами модулей пароперегревателей, допускающие лишь вертикальное перемещение последних относительно модуля испарителя.

На нижней части натриевой камеры расположен патрубок выхода натрия, а внутри ее установлено центрирующее опорное кольцо трубного пучка.

Верхняя и нижняя натриевые камеры корпуса и патрубки подвода-отвода натрия оснащены тепловой защитой, предохраняющей несущие элементы от тепловых ударов при изменениях температуры натрия в аварийных режимах.

Трубный пучок испарителя состоит из 255 бесстыковых труб 16×2,5 стали 1Х2М длиной 15,2 м (обогреваемая длина 14,8 м). конструктивное исполнение трубного пучка позволяет при изготовлении осуществить контроль качества сборки с целью исключения появления рисок на поверхности труб при их продвижении через дистанционирующие решетки. Последние для снижения амплитуд вибрации имеют калиброванные отверстия для дистанционирования труб диаметром 6,3 мм, так что возможный зазор между трубой и отверстием в решетке составляет (0,15-0,57 мм) на диаметр, имея в виду допуски на наружный диаметр труб ±0,15 мм по 127-ТУ-025М, на выполнение отверстия +0,12 мм. Сечение межтрубного пространства в модуле испарителя 0,187 м2, поверхность теплообмена модуля испарителя по наружному диаметру труб 251 м2. Расположение труб в пучке – по треугольной разбивке шагом 28 мм.

Трубки завальцованы в трубные доски на всю толщину и обварены по торцу. Глубина проплавления не менее 4 мм.

МОДУЛИ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ ОСТРОГО ПАРА конструктивно аналогичны модулям испарителя и отличаются от них конструкционными материалами, отсутствием смесителя в корпусе, меньшим числом труб пучка и меньшими по длине габаритами. Входная и выходная по пару камеры пароперегревателя выполнены из поковок (сталь Х18Н9), уплотняются спирально-навитыми прокладками и плоскими крышками с помощью 24 шпилек 80×6 в части гнезда в камере М68×6 на стороне гайки из материала ХН35ВТ-ВД.

В верхней камере расположен патрубок входа пара, а в нижней – патрубок выхода перегретого пара. К камерам присоединяются натриевые камеры, как части корпуса. В верхней камере модуля в трубки введены вставки тепловой защиты, аналогичные такому же узлу в испарителе. В верхней натриевой камере корпуса пароперегревателя расположен патрубок выхода (перелива) натрия в модуль испарителя с вваренным в него гнездом под термопару и опоры, опорная плоскость которых совпадает с осью переливного патрубка.

На цилиндрической части корпуса расположена опора, соединяемая с ответной опорой на корпусе испарителя, а на нижней натриевой камере корпуса расположен патрубок подвода натрия.

Конструкция трубного пучка пароперегревателя аналогична трубному пучку испарителя. Длина трубки пароперегревателя составляет 2720 мм, обогреваемая длина 12,2 м, число труб в пучке 239, шаг труб по треугольной разбивке 33 мм, сечение межтрубного пространства 0,197 м2, поверхность теплообмена по наружному диаметру – 46 м2.

МОДУЛИ ПРОМПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯ по материалам и конструкции аналогичны модулям пароперегревателя острого пара. Отличия состоят в геометрических размерах входной и выходной по пару камер, диаметрах патрубков подвода-отвода пара и подвода натрия, более тесной набивке трубного пучка (шаг труб по треугольной разбивке такой же, как и в модуле пароперегревателя – 33 мм, но применены трубы 25×2,5 вместо 16×2,5), число труб в пучке – 235. обогреваемая длина 12,1 м, сечение межтрубного пространства – 0,125 м2, поверхность теплообмена 44 м2.

Геометрические размеры элементов секции парогенератора, их взаимное расположение показано на рис.

Секции парогенератора по компоновке разделяются на 2 типа, отличающиеся разворотом в плане патрубков подвода-отвода рабочих сред.

БУФЕРНАЯ ЕМКОСТЬ, входящая в состав парогенератора, является элементом натриевого контура. В нормальных эксплуатационных режимах предназначена для компенсации термического расширения натрия при его разогреве, в режиме пуска петли, приема протечек из уплотнений насоса, а также для приема и первичной сепарации продуктов взаимодействия воды-пара с натрием, при разуплотнении теплообменной поверхности в парогенераторе и последующего сброса этих продуктов при принудительном автоматическом или по повышению давления разрыве мембран.

В буферной емкости установлены также датчики уровня, теплоносителя и давления в газовом объеме.

Буферная емкость представляет собой цилиндрический горизонтальный сосуд с эллиптическими днищами, имеющий патрубки:

подвода натрия от ПГ, под трубу 820×13 (1 шт)

отвода натрия к насосу 2 контура под трубу 820×13 (1 шт)

подвода протечек от насоса 2 контура, под трубу 273×12 (1 шт)

сброса продуктов взаимодействия, под трубу 219×10 (4 шт)

подвода газа при сдувке его из секции ПГ в режиме заполнения петли натрием, под трубу 89×4,5 (4 шт)

подвода-отвода инертного газа в буферную емкость при заполнении контура и отбора газа для контроля содержания водорода, под трубу 89×4,5 (1 шт)

уровнемера со встроенным сухим каналом, под трубу 83×3 (1 шт)

лаза с уплотнением на заварке, Ду 450 (1 шт)

импульсной линии контроля давления, под трубу 14×2,5 (1 шт).

Внутрикорпусные устройства буферной емкости состоят из коллектора и расположенного над ним перфорированного листа, обеспечивающих равномерный отвод натрия из буферной емкости и предотвращающих образование воронок и захват газа в контур, и отбойных листов, предохраняющих патрубки сброса от прямого действия струи натрия из входного патрубка.

С внутренней стороны поверхность цилиндрической части корпуса, днищ и патрубков защищена тепловым экраном, предохраняющим эти элементы от тепловых ударов при резком изменении температур натрия.

Материал всех элементов буферной емкости – сталь Х18Н9 в виде листа или поковок.

РАСТОПОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ (сепаратор и мерительный сосуд) предназначено для обеспечения режимов пуска, расхолаживание и защиты пароперегревателя от попадания в него влаги.

Сепаратор представляет собой вертикальный сосуд с плоским днищем, в верхней части которого тангенциально расположен патрубок подвода пароводяной смеси. В нижней части сосуда установлена втулка со спиральными ребрами, на которых осуществляется дополнительная закрутка центрального потока пара и дополнительная сепарация влаги из него.

Сепараторы поставляются с мерительными сосудами, представляющими собой также вертикальные цилиндрические сосуды с плоскими днищами, в верхнем днище которых установлен патрубок подвода пара, а в нижней части – патрубок линии связи с водяной полостью сепаратора.

На цилиндрической части корпуса мерительного сосуда установлены штуцеры уровнемеров и патрубок слива воды в станционные расширители.

Материал растопочного оборудования – сталь 12Х1МФ.

Схема включения.

Технологическая схема обеспечивает нормальное проведение режимов пуска, стационарных переходных в диапазоне (25..100)% Nном, планового и аварийного расхолаживания. Натрий на вход в ПГ подводится трубой 820х13 и поступает в раздающий коллектор, к которому параллельно подключаются модули основного и промежуточного пароперегревателей 8-ми параллельных секций ПГ.

Из коллектора натрий трубопроводами (245х11 и 219х10) подается в нижние натриевые камеры модулей пароперегревателей, входит в межтрубное пространство трубных пучков, и двигаясь снизу-вверх, выходит в верхние натриевые камеры модулей и через переливные патрубки, которыми объединяются все 3 модуля секции, поступает в верхнюю камеру модуля испарителя на вход в смеситель.

Пройдя смеситель, потоки натрия объединяются и поступают в межтрубное пространство испарителя. В испарителе натрий, охлаждаясь, движется сверху вниз и выходит в нижнюю натриевую камеру, откуда трубами 325х12 отводится в сборный коллектор натрия. Из коллектора общей трубой 820х13 натрий направляется в буферную емкость и из нее таким же трубопроводом отводится на всас насоса второго контура.

На натриевых трубопроводах обвязки секций вблизи раздающего и сборного коллекторов расположена запорная арматура секций по натрию, а на отводящих натриевых трубопроводах от модулей испарителя - расходомеры.

Питательная вода от общей магистрали, пройдя узел регулирования малых расходов, разделяется на две линии питания с установленными на них основной регулирующей арматурой, клапанами аварийного отключения ПГ по питательной воде и аварийного сброса воды из ПГ в станционые расширители. К этим линиям параллельно подключаются трубопроводы подвода питательной воды к модулям испарителя.

Поступая в нижние (водяные) камеры модулей испарителя, питательная вода проходит узел дроссельных шайб, установленных на входе в каждую трубку трубного пучка и, двигаясь внутри труб снизу-вверх, подогревается до насыщения, испаряется и перегревается (не менее 20 С). Из верхних камер модулей испарителя пар отводится в сборный коллектор и по перепускным линиям (две на ПГ) направляется в раздающий коллектор, откуда подводится к верхним камерам модулей пароперегревателя. На перепускных линиях вне бокса установлены запорные задвижки для отсечения пароперегревателя. К коллекторам параллельно перепускным линиям подключено растопочное оборудование. Пройдя трубный пучок пароперегревателя, перегретый пар высокого давления из нижних камер модулей отводится в сборный коллектор острого пара и далее направляется в турбине.

Пар промежуточного перегрева после ЦВД турбины подводится двумя нитками к раздающим коллекторам, подается в верхние камеры модулей промпароперегревателя, проходит сверху вниз.

На подводящих и отводящих трубопроводах обвязки модулей ПГ установлена отсечная арматура и предохранительные клапаны.

Поддержание заданных значений параметров в ПГ или перевод его из одного состояния в другое обеспечивается САР всей установки в целом.

В режимах нормальной эксплуатации в диапазоне мощностей (25-100)% N_ном регулируемыми параметрами в ПГ являются:

а) температура и давление острого пара;

б) температура натрия на выходе из ПГ;

в) давление питательной воды.

В режимах пуска и останова - (0-25)% N_ном:

а) температура натрия на выходе из ПГ;

б) давление питательной воды;

В режиме перегрузки аппарата:

а) температура натрия на выходе из ПГ;

б) давление питательной воды;

Поддержание заданных значений параметров осуществляется САР за счет следующих регулирующих воздействий:

а) изменение расхода теплоносителя по 2 контуру;

б) изменение расхода питательной воды;

Регулирующий сигнал по расходу натрия 2 контура формируется САР из основного сигнала, пропорционального мощности блока (расходу 1-го контура), и корректирующих - по температуре горячего натрия (на выходе из промежуточного теплообменника) и температуре острого пара.

Регулирующий сигнал по расходу питательной воды формируется из основного сигнала, пропорционального расходу натрия и корректирующих по температуре натрия на выходе из ПГ и по скорости изменения температуры пара за испарителем .