Слободчук В.И., Лескин С.Т., Шелегов А.С., Кашин Д.Ю. Основные системы энергоблока с реактором ВВЭР-1000
.pdf11. Трубопроводы острого пара
Система паропроводов свежего (острого) пара предназначена для транспортировки насыщенного пара от ПГ к цилиндру высокого давления (ЦВД) турбины.
Схема системы паропроводов представлена на рис. 11.1. Для энергоблока ВВЭР-1000 паропроводы острого пара рассчитаны на максимальный суммарный пропуск 6430 т/ч насыщенного пара с давлением 5,9 МПа (60 кгс/см2). Система паропроводов свежего пара относится к системам нормальной эксплуатации, важным для безопасности и состоит из четырех ниток паропроводов630×25 мм, выполненных из стали 20.
На отметке 31,3 м в обстройке реакторного отделения на каждом паропроводе выполнены отводы 426×24 для установки двух предохранительных клапанов и БРУ-А.
Предохранительные клапаны предназначены для защиты ПГ от повышения сверхдопустимого давления. Первый ПК (контрольный) настраивается на давление открытия 8,24 МПа (84 кгс/см2), второй (рабочий) – на 8,44 МПа (86 кгс/см2).
БРУ-А – быстродействующая редукционная установка, предназначенная для сброса острого пара из основного паропровода в атмосферу. Открывается БРУ-А при повышении давления в паропроводах острого пара до 7,16 МПа (73 кгс/см2). Пропускная способность БРУ-А составляет 900 т/ч при давлении срабатывания. БРУ- А закрывается автоматически при снижении давления до 6,67 МПа
(68 кгс/см2).
После БРУ-А на каждом паропроводе последовательно установлены быстродействующий запорно-отсечной клапан (БЗОК) – для быстрого перекрытия сечения трубопровода при его разрыве от БЗОК до турбины, и обратный клапан (поворотный, тарельчатого типа) – во избежание обратного потока пара при разрывах паропровода от ПГ до обратного клапана. БЗОК закрывается по разрывным сигналам второго контура.
Все устройства, расположенные в пределах обстройки реакторного отделения (предохранительные клапаны, БРУ-А, отсечные и обратные клапаны), являются элементами системы безопасности и не несут активных функций в нормальных или пусковых режимах.
61
Рис. 11.1 Схема системы паропроводов острого пара ВВЭР-1000: 1 – парогенератор; 2 – быстродействующая редукционная установка сброса пара в атмосферу (БРУ-А); 3 – быстродействующая редукционная установка сброса пара в коллектор собственных нужд (БРУСН); 4 – быстродействующая редукционная установка сброса пара в конденсатор (БРУ-К); 5 – предохранительный клапан ПГ; 6 – быстродействующий запорно-отсечной клапан (БЗОК).
Линии связи: |
1 |
– пар на турбину; 2 – |
линия в коллектор соб- |
ственных нужд |
; |
3 – линия в конденсатор; |
4 – питательная вода в |
ПГ |
|
|
|
На отметке 21,3 м в машинном зале на каждом паропроводе выполнены отводы 530×28, которые объединяются двумя паровыми коллекторами. Оба коллектора объединены четырьмя перемычками325×19 и двумя 219×13 мм, на которых установлены четыре БРУ-К и две БРУ-СН – быстродействующие редукционные установки для отвода свежего пара, соответственно, в конденсатор турбины и коллектор собственных нужд энергоблока.
На отметке 10 м на горизонтальных участках паропроводов установлены главные паровые задвижки – ГПЗ – для отключения турбины от ПГ.
Для регулирования скорости прогрева концевых участков паропроводов и стопорных клапанов турбины выполнены байпасы ГПЗ – один на две нитки, диаметром 150 мм каждый – с запорной задвижкой и регулирующим клапаном.
Общая дренажно-сбросная линия присоединяется непосредственно к конденсатору турбины. Между регулирующим клапаном и конденсатором установлен диффузор, в суженную часть которого введен впрыск конденсата. Дренажно-сбросные линии из главных паропроводов перед ГПЗ выбраны, исходя из суммарного расхода пара 10 % от пропускной способности одного БРУ-К, т.е. для диапазона расходов, в котором регулирование с помощью БРУ-К неэффективно (до 90 т/ч).
Система сброса пара в конденсатор турбины обеспечивает отвод через БРУ-К пара, вырабатываемого парогенераторами, в конденсатор при пусках, сбросах электрической нагрузки, остановах и расхолаживании энергоблока. Быстродействующая редукционная установка (БРУ-К) осуществляет дросселирование давления пропускаемого острого пара из основного паропровода в конденсатор совместно с дроссельными устройствами, устанавливаемыми последовательно за клапаном. БРУ-К открывается при повышении давления в ПГ до 6,67 МПа (68 кгс/см2). Закрытие БРУ-К происходит при давлении 6,28 МПа (64 кгс/см2).
Предельным режимом для выбора пропускной способности и быстродействия БРУ-К является полный сброс нагрузки блока, при котором не должны срабатывать предохранительные клапаны ПГ. Установлены четыре БРУ-К пропускной способностью по 900 т/ч при давлении 6,28 МПа (64 кгс/см2) с быстродействием клапанов
15 с.
63
Сброс пара после БРУ-К в конденсаторы выполнен двумя паропроводами диаметром 1000 мм (материал – сталь 20) в двенадцать пароприемных устройств, куда заведены впрыски от конденсатных насосов второй ступени (КН-II). Регулирование расхода воды на эти впрыски выполняется с помощью двух регулирующих клапанов – каждый клапан регулирует расход воды на шесть пароприемных устройств.
Линии подвода воды к охладителям выбраны по предельному режиму сброса пара через БРУ-К в случае повышения давления до уставки срабатывания предохранительных клапанов ПГ
(8,24 МПа).
Система паропроводов собственных нужд предназначена для обеспечения паром потребителей: деаэраторов, пиковых бойлеров теплофикационной установки (ТФУ), уплотнений турбины, эжекторов турбоагрегата, турбопривода питательного насоса и др.
Для коллектора собственных нужд (КСН) имеются три источника пара: пускорезервная котельная (ПРК), БРУ-СН, третий отбор турбины.
БРУ-СН обеспечивает подачу пара в КСН при пусках блока, сбросах нагрузки, при давлении в третьем отборе ниже 0,8 МПа, а также отвод пара при расхолаживании блока.
Конструкции быстродействующих редукционных установок представлены на рис. 11.2. После БРУ-К последовательно установлено два дросселирующих устройства одной конструкции Dy 350/500 мм и 500/800 мм. БРУ-СН смонтирован с дросселирующим устройством Dy 300/600 мм.
Схематично конструкции дросселирующих устройств показаны на рис. 11.3, а их характеристики представлены в табл. 11.1.
|
|
|
|
Таблица 11.1 |
Характеристики дросселирующих устройств БРУ-К и БРУ-СН |
||||
|
|
(материал – сталь 20) |
|
|
|
Тип |
|
|
|
Наимено- |
Рабочее давле- |
Рабочая тем- |
Давление гидро- |
|
вание |
|
ние Р1/Р2, МПа |
пература, °С |
испытаний, МПа |
БРУ-К |
350/500 |
4,4/2,5 |
260/225 |
7,6 |
500/800 |
2,5/1,5 |
225/197 |
4,1 |
|
БРУ-СН |
300/600 |
3,4/1,2 |
240/190 |
5,6 |
64
Рис. 11.2. Конструкции редукционных установок: а – БРУ-К, БРУ-А; б – БРУ-СН
(1 – корпус; 2 – седло; 3 – крышка; 4, 9 – сальниковая набивка; 5 – грундбукса; 6 – нажимная планка; 7 – откидной болт; 8 – зубчатая прокладка; 10 – шток; 11 – ползун; 12 – бугель; 13 – крышка бугеля; 14 – масленка; 15 – узел перемещения штока)
65
Рис. 11.3. Дросселирующие устройства быстродействующих редукционных установок:
а– БРУ-К; б – БРУ-СН
12.Конденсационная установка
Как известно, на АЭС реализуется цикл Ренкина, предполагающий конденсацию всего отработавшего в турбине пара. Одним из способов повышения термодинамического КПД цикла является снижение конечной температуры рабочего тела, т.е. температуры отвода тепла к «холодному» источнику. Для замыкания рабочего цикла, т.е. для конденсации пара после турбины, используется конденсатор. Конденсатор и обслуживающие его устройства называются конденсационной установкой. Основными задачами конденсационной установки являются установление и поддержание вакуума на выхлопе турбины, полная конденсация отработавшего пара и возврат чистого конденсата в цикл. Кроме того, конденсатор выполняет ряд дополнительных функций, а именно:
•создание определенного запаса конденсата для устойчивой работы конденсатного насоса;
•сбор и утилизация низкопотенциальных потоков пара и воды из тепловой схемы турбоустановки;
66
•деаэрация, т.е. удаление растворенных газов (СО2 и О2) из конденсата;
•прием пара из паросбросных устройств турбины при пусках, остановах и сбросах нагрузки.
Принципиальная схема конденсационной установки представлена на рис. 12.1.
Охлаждение отработавшего в цикле паротурбинной установки пара, как правило, осуществляется водой. Вода может соприкасаться с паром непосредственно или же через теплопроводную стенку. По этому признаку все существующие конденсаторы можно разделить на две основные группы:
1) смешивающие конденсаторы;
2) поверхностные конденсаторы.
В смешивающих конденсаторах отработавший пар приходит в непосредственное соприкосновение с охлаждающей водой.
В поверхностных конденсаторах пар всегда омывает трубки снаружи, а вода – изнутри. Поверхность охлаждающих трубок делит конденсатор на две части: паровое и водяное пространство. На АЭС применяются поверхностные конденсаторы.
Рис. 12.1. Принципиальная схема конденсационной установки:
1 – конденсатор; 2 – отсос неконденсирующихся газов из конденсатора; 3 – эжектор основной; 4 – рабочий пар на эжектор; 5 – конденсатный насос; 6 – циркуляционный насос (ЦН) охлаждающей воды
67
Поступающий в конденсатор пар при соприкосновении с холодной поверхностью (охлаждаемой циркуляционной водой) будет конденсироваться. Если поверхность трубного пучка достаточно велика, и охлаждающая вода поступает непрерывно в достаточном количестве, то будет происходить полная конденсация поступающего пара. Для непрерывной конденсации пара необходимо непрерывное удаление образующегося конденсата, что осуществляется конденсатными насосами.
В конденсатор поступает не только влажный пар из последних ступеней турбины, но и воздух через неплотности в соединениях корпуса конденсатора с выхлопным патрубком турбины, а также через линии отборного пара и конденсата, находящиеся под разрежением. Для одноконтурных станций необходимо иметь в виду поступление с паром определенного количества продуктов радиолиза, а также радиоактивных благородных газов, проникающих в теплоноситель через неплотности в оболочках твэлов.
Поступление в конденсатор неконденсирующихся газов приводит к увеличению давления в конденсаторе и ухудшению вакуума, уменьшению коэффициента теплоотдачи при конденсации пара, а также к интенсификации коррозионных процессов. Удаление неконденсирующихся газов из конденсатора осуществляется пароструйными эжекторами.
Эжекторы вместе с неконденсирующимся газом забирают и часть пара из конденсатора, что может привести к потере конденсата. Для уменьшения захвата пара вместе с неконденсирующимся газом место отсоса газов следует выбирать в области завершения конденсации пара в конденсаторе. Выбор этого места зависит от направления потока пара в конденсаторе. Различают конденсаторы с нисходящим, центральным, боковым и восходящим потоками пара (рис. 12.2), здесь же указано место наиболее оптимального отсоса неконденсирующихся газов.
Конденсаторы мощных турбин имеют очень большие размеры. Корпус конденсатора имеет прямоугольную форму. Расположение конденсатора может быть подвальным (конденсатор располагается под турбиной) или боковым (конденсаторы располагаются сбоку турбины).
68
Рис. 12.2. Основные схемы поверхностных конденсаторов:
а– схема с нисходящим потоком; б – схема с центральным потоком;
в– схема с боковым потоком; г – схема с восходящим потоком
Кроме работы конденсаторов, в режиме приема пара из турбины предусматривается сброс пара в конденсатор в обход турбины через быстродействующую редукционную установку (БРУ-К). Сброс пара после БРУ-К осуществляется в паровое пространство переходного патрубка (от турбины к конденсатору). Перед этим патрубком пар после БРУ-К увлажняется за счет впрыска конденсата и проходит через систему дросселей. В них давление пара срабатывается до вакуума в конденсаторе. Система увлажнения и дросселирования располагается вне переходного патрубка, но поставляется вместе с конденсатором. Схема конденсатора представлена на рис. 12.3. Схема паросбросного устройства (ПСУ) представлена на рис. 12.4.
69
Рис. 12.3. Схема конденсатора турбины
Рис. 12.4. Схема ПСУ
Принцип работы пароструйного эжектора. Схема одноступен-
чатого эжектора представлена на рис. 12.5. Пароструйный эжектор – струйный насос, в котором рабочим телом является пар с давлением 0,4–0,7 МПа. В комбинированном сопле рабочий пар расширяется до сверхзвуковой скорости – на выходе из сопла скорость пара более 1000 м/с. Одновременно понижается давление
70