Испаритель

 

— теплообменный аппарат для испарения жидкостей. В теплоэнергетике испаритель предназначен для выработки дистиллята, восполняющего потери конденсата и пара. По конструкции различают И. горизонтальные паротрубные, в к-рых греющий пар проходит внутри труб, а испаряемая вода омывает трубы снаружи, и более совершенные вертикальные водотрубные. Они обогреваются первичным паром, проходящим в межтрубном пространстве греющей секции. Испаряемая предварит, умягч. питательная вода проходит внутри труб. Образующаяся внутри них пароводяная эмульсия выходит в верхнюю часть водяного объема корпуса испарителя. Вторичный пар, выделяющийся из эмульсии, удаляется через сепарирующие устройства и верхний штуцер, корпуса, а отсепариров. частицы воды опускаются по кольцевому пространству вокруг камеры. Для получения чистого пара необходимы: поддержание оптим. парового напряжения зер-< кала испарения (устройства для надежной и рацион, сепарации влаги в паровом объеме И.); применение непрерывной продувки для отвода растворимых солей и щелочей, чтобы поддержать допустимую их концентрацию в выпариваемой воде. Испарители бывают одно-, двух- и многоступенчатые. С целью повышения произ-сти группу испарителей (2 и более) соединяют последоват. по пару и питат. воде, образуя испарительную установку. Существуют также И., обогреваемые дымовыми газами, уходящими из котлоагрегатоё. Получаемый в таких испарителях пар может быть использован для восполнения потерь конденсата и для теплоснабжения. Питат. вода И. (после деаэрации) должна соответствовать по качеству питат. воде котлов давлением до 4 МПа, работающих на твердом топливе, а качество дистиллята И. удовлетворять нормам: концентрация соединений натрия в пересчете на Na — не более 100 мкг/кг, свободной уг-лек-ты — не более 2 мг/кг.

Конструкции испарителей

На рис. 9.9 показана типовая конструкция испарителя поверхностного типа. Основными элементами конструкции являются корпус, греющая секция, водораспределительные устройства, паропромывочные устройства и жалюзийный сепаратор.

 

Рис. 9.9. Конструкция испарителя поверхностного типа: 1 - корпус; 2 - греющая секция; 3 - опускная труба; 4 - дырчатый паропромывочный лист; 5 - перелив; 6 - жалюзийный сепаратор; 7 - отвод вторичного пара; 8 - подвод конденсата на паропромывочный лист; 9 - подвод питательной воды; 10 - подвод греющего пара; 11 - отвод конденсата греющего пара; 12 - отвод неконденсирующихся газов

 

Греющая секция представляет собой цилиндрическую обечайку закрытую с верху и с низу трубными досками, в которые вварены (или завальцованы) стальные трубки.

При работе испарителя греющий пар поступает в межтрубное пространство греющей секции, где он конденсируется на наружных поверхностях трубок. Конденсат пара стекает по трубкам на нижнюю трубную доску греющей секции и отводится из нее.

Питательная вода (химически очищенная и деаэрированная) поступает в водораспределительное устройство над дырчатым паропромывочным листом, откуда по опускным трубам сливается в нижнюю часть корпуса и заполняет трубки греющей секции и корпус, до высоты несколько превышающей высоту установки греющей секции. При передаче тепла от конденсирующегося пара через стенки трубок греющей секции находящаяся в трубках вода нагревается до образования пароводяной смеси. Пароводяная смесь, образующаяся в трубках, поднимается вверх, а на ее место в трубки поступает вода из пространства между корпусом испарителя и корпусом греющей секции. Движение воды и пароводяной смеси обусловлено разностью их плотностей. Другими словами в контуре трубки греющей секции - пространство между греющей секцией и корпусом происходит естественная циркуляция воды и пароводяной смеси. На выходе из трубок греющей секции пароводяная смесь разделяется на пар и воду. Вода через щель между корпусом испарителя и корпусом греющей секции сливается в нижнюю часть корпуса и смешивается с водой поступающей из опускных труб. Пар, выходящий из трубок греющей секции, проходит через слой воды над ней и поступает в объем между слоем воды над греющей секцией и паропромывочным дырчатым листом. Здесь происходит гравитационная сепарация пара (крупные капли воды, уносимые паром, падают вниз). Далее пар проходит через отверстия дырчатого листа и слой воды над ним. При этом происходит промывка пара, в процессе которой капли влаги, уносимые паром, переходят в слой промывочной воды. В жалюзийном сепараторе происходит удаление оставшейся в паре влаги за счет центробежных сил и сил гравитации. После жалюзийного сепаратора пар отводится из испарителя в конденсатор, откуда в виде конденсата поступает в деаэратор как добавочная вода цикла.

В процессе конденсации греющего пара в греющей секции происходит образование углекислоты, наличие которой ухудшает условия теплообмена и вызывает коррозию трубок греющей секции. Отвод неконденсирующихся газов из корпуса греющей секции производится по специальному трубопроводу в паровой объем испарителя, откуда они вместе с вторичным паром поступают в конденсатор испарителя. Из конденсатора испарителя неконденсирующиеся газы отводятся в конденсатор турбины.

Поддержание заданной концентрации примесей в воде, из которой образуется вторичный пар, обеспечивается непрерывной или периодической продувкой выполняемой из нижней части корпуса испарителя.

Одним из важных факторов, определяющих эффективную работу испарителя, является поддержание постоянным на заданном уровне слоя воды над греющей секцией. Сложность поддержания и регулирования этого уровня вызвана тем, что в этом слое имеет место интенсивный барбатаж воды выходящим из трубок греющей секции паром и получение достоверного весового уровня в качестве импульса для регулятора подачи питательной воды является весьма затрудненным. Для испарителей с высотой греющей секции, не превышающей 3 м, оказалось возможным применение схемы регулирования приведенной на рис. 9.10. Импульсом уровня слоя в этой схеме является высота столба жидкости в относительно спокойной зоне свободной от парообразующих трубок греющей секции. Паровой импульс уравнительного сосуда соединяется с паровым объемом испарителя до паропромывочного дырчатого листа. Воздействие регулятора уровня производится на клапан подачи воды на паропромывочный дырчатый лист. Регулирование уровня конденсата греющего пара в греющей секции производится регулятором уровня с воздействием на клапан установленный на трубопроводе отвода конденсата из испарителя.

 

Рис. 9.10. Схема регулирования уровня в испарителе: 1 - корпус испарителя; 2 - греющая секция; 3 - подвод греющего пара; 4 - импульсная трубка; 5 - уравнительный сосуд; 6 - водомерное стекло; 7 - регулирующий клапан; 8 - датчик; 9 - регулятор; 10 - колонка дистанционного управления

 

Испарители поверхностного типа обозначаются буквой И с указанием поверхности греющей секции и количества паропромывочных дырчатых листов, например: И-350-2 или И-600-1.

Конструкция камер многоступенчатых испарительных установок мгновенного вскипания показана на рис. 9.11. Пучки труб конденсаторов могут располагаться горизонтально в верхней части камер испарения или вертикально в середине. При горизонтальном расположении трубные пучки конденсаторов могут занимать продольное или поперечное положение. Во всех случаях испаряющаяся в камерах вода перетекает самотеком из одной камеры в другую, а конденсат вторичного пара самотеком из конденсатосборника одной камеры в конденсатосборник другой.

 

Рис. 9.11. Конструкция камер многоступенчатых испарительных установок: а) с продольным расположением конденсаторов; б) с поперечным расположением конденсаторов; 1 - камера испарения; 2 - трубки конденсатора; 3 - сборник дистиллята; 4 - сепаратор

 

Конструкция испарителей, применяемых для восстановления продувочной воды первого контура АЭС, показана на рис. 9.12. Поверхность нагрева этих аппаратов вынесена в отдельный корпус. Питательной водой этих аппаратов является продувочная вода реактора. Греющий пар поступает в корпус с греющей секцией, где конденсируется на наружных поверхностях пучка вертикальных труб. Пароводяной поток, выходящий из трубок, поступает в сепаратор. Отделившаяся в сепараторе, за счет гравитационных сил, жидкость смешивается с поступающей в испаритель питательной водой и поступает вновь в трубы греющей секции. Вторичный пар проходит последовательно жалюзийный сепаратор и паропромывочные устройства и отводится из корпуса испарителя. Так как питательная вода испарителя имеет высокую радиоактивность, то промывка вторичного пара производится только в слое конденсата. Обычно испарительные установки, служащие для очистки продувочных вод первого контура, выплоняются многоступенчатыми. Греющим паром первой ступени служит пар, полученный в расширителе продувки. Продувочная вода последней ступени сбрасывается в доупариватель и затем в хранилище жидких отходов.

 

Рис. 9.12. Конструкция испарителя для восстановления продувочных вод первого контура: 1 - корпус греющей секции; 2 - подвод греющего пара; 3 - труба-сепаратор; 4 - продувка; 5 - подвод продувочной (питательной) воды; 6 - жалюзийный сепаратор; 7 - орошаемая набивка; 8 - паропромывочные устройства; 9 - отвод вторичного пара; 10 - подвод конденсата