Сборник тезисов докладов IX Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2006

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


ТЕПЛООБМЕН В ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯХ СПП–500, СПП–500–1

Егоров М.Ю.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Федорович Е.Д., Прохоров В.А.

НПО ЦКТИ

В докладе рассмотрены процессы теплообмена и их связь с конструктивными решениями в сепараторах-пароперегревателях СПП–500 и СПП–500–1 на энергоблоках АЭС с реакторами РБМК–1000.

Экономичность АЭС во многом обеспечивается надежной работой оборудования турбоустановки. Для турбин, которые работают на насыщенном паре, на выходе из ЦВД пар имеет влажность 10–15%. В таких условиях лопатки последней ступени ЦНД турбины под воздействием влаги подвергаются сильной эрозии и имеют малый ресурс [1]. На АЭС с РБМК–1000 для поддержания необходимого уровня надежности ЦНД применены СПП–500 и СПП–500–1 для сепарации влаги из пара после ЦВД с последующим двухступенчатым перегревом отборным и острым паром.

Эффективность сепарации влаги в сепараторах СПП–500 и СПП–500–1 оказывает значительное влияние на теплофизические процессы в пароперегревателях. В СПП–500 созданы условия для первичного отделения крупнодисперсной влаги от пара в коллекторе и эффективной работы сепаратора с мелкодисперсной влагой. В СПП–500–1 крупнодисперсная влага из входной камеры вместе с основным потоком влажного пара без распределения по коллекторам направляется в блоки сепаратора, который не предназначен для работы в таком режиме. На выходе из дырчатых листов за сепараторами возникают условия для концентрации влаги на наклонных поверхностях выходных коллекторов перед поступлением в пароперегреватель.

В СПП–500 нагреваемый пар перегревается в межтрубном пространстве при поперечном обтекании горизонтально расположенных пакетов спиральных труб. Выбранный относительный продольный шаг (по глубине пучка) расположения труб приводит к уменьшению коэффициента теплоотдачи со стороны нагреваемого пара и коэффициента теплопередачи по сравнению с проектными значениями. Этот вывод косвенно подтверждают результаты полномасштабных испытаний СПП–500 [2].

В пароперегревателе СПП–500 процесс передачи тепла происходит при конденсации греющего пара внутри горизонтальных спиральных змеевиков при высоких значениях коэффициентов теплоотдачи.

В пароперегревателе СПП–500–1 при наличии 1% (вместо предполагаемых 0,2% в проекте [3]) равномерно распределенной влаги на входе в 1 ступень перегрева оцененная интенсивность теплообмена и теплопередачи через поверхность теплообмена в пароперегревательных модулях 1 и 2 ступени оказывается недостаточной для обеспечения необходимого уровня перегрева (263°С [3]). В самом неблагоприятном случае при значительной концентрации влаги возможен ее пронос через обе ступени на вход в ЦНД турбины, что и показали обследования некоторых эксплуатируемых СПП–500–1.

В СПП–500 результаты процесса сепарации (отсутствие концентрации влаги) управляют процессом теплообмена так, что необходимый уровень перегрева обеспечивается при заданных проектных условиях и расходе греющих сред. Управление процессом сепарации в СПП–500 осуществляется, в частности, с помощью конструкции и компоновки пароперегревательного пучка через его распределенное по фронту потока пара гидравлическое сопротивление. Конструкция СПП–500–1 управляет теплогидравлическими процессами так, что необходимая температура перегрева пара не достигается даже при самых благоприятных прогнозах эффективности сепарации и при отсутствии концентрации влаги на входе в пароперегреватель.

Основные конструктивные решения, реализованные в СПП–500, обеспечивающие надежность и необходимую интенсивность и устойчивость теплообмена нагреваемой и греющей сред в пароперегревателе, оказались весьма продуктивными. Опыт, в том числе и в части организации процессов теплообмена, заслуживает внимания и пригоден для использования при разработке новых СПП для АЭС.

Литература

1.              Паротурбинные установки атомных электростанций. Под редакцией Ю.Ф. Косяка. М.: Энергия, 1978.

2.              Натурные испытания промежуточного сепаратора-пароперегревателя (СПП–500) турбины насыщенного пара
К–500–65/3000. НПО ЦКТИ, 1973.