Якубенко Технологические процессы производства тепловой 2013

Таблица 5.8

Основные технические характеристики ПВД типа ПВ 2500-97-18А

и ПВ 2500-97-28А

Корпус подогревателя состоит из верхней съемной части (цилиндрическая обечайка, штампованное днище и фланец) и нижней

– неподвижной части (днище, фланец и опора). На съемной части корпуса расположены штуцеры различного назначения, на верхней части – штуцеры предохранительных клапанов, гильзы для термометров, штуцер присоединения воздушного вентиля и штуцер для подвода пара.

На цилиндрической части корпуса – штуцер подвода конденсата из последующего по ходу питательной воды подогревателя, штуцеры присоединения водоуказательного прибора, присоединения конденсатных бачков и отбора импульсов для защиты от повышения уровня, монтажные штуцеры для подъема корпуса и всего аппарата. В нижней части корпуса расположены патрубки подво-

271

дящего и отводящего трубопровода питательной воды, патрубок отвода конденсата.

Уровень конденсата в корпусе ПВД поддерживается с помощью регулирующего клапана. Фланцевое соединение корпуса крепится шпильками с колпачковыми или полнопроходными гайками. Плотность фланцевого соединения обеспечивается сваркой металлических мембран, выполненных заодно с фланцами.

Вместо водяных камер и трубных досок применены вертикальные раздающие и собирающие коллекторы трубной системы, к которым присоединяют горизонтальные змеевики, выполненные в виде сварных спиралей (рис. 5.32).

Рис. 5.32. Схема движения питательной воды в ПВД.

Вся змеевиково-коллекторная система закреплена внизу корпуса. Змеевики конструктивно разделяются на правые и левые по расположению их относительно раздающих коллекторных труб и установлены в трубной системе так, что создают непрерывный по-

272

ток питательной воды. Спиральные змеевики выполнены из труб простой углеродистой стали – Ст20 диаметром 32×4 мм. Конструкция трубной системы позволяет производить замену отдельных поврежденных змеевиков. Перегородки (секционирование) в вертикальных коллекторах позволяют получать в змеевиках достаточно большие скорости питательной воды (4–5 м/с) для обеспечения высокого коэффициента теплопередачи и уменьшения необходимой поверхности нагрева. Греющий пар опускается вниз, причем направляющие перегородки обеспечивают хорошее перекрестное омывание змеевиков. Преимущества конструкции такого регенеративного подогревателя – возможность замены любой из спиралей и четко организованное противоточное движение греющей и обогреваемой сред. Питательная вода поступает в подогреватель через входной коллектор и по распределительным трубам раздается на три потока (см. рис. 5.32). Расход питательной воды по зонам подогревателя регулируется дроссельными шайбами, вваренными в

коллекторные трубы. Дроссельная шайба разделяет питательную воду на два потока. Один – основной – направляется в спирали зоны конденсации пара “КП”, другой – в спирали охладителя конденсата “ОК”, после чего перебрасывается по перепускным трубам, смешивается с основным потоком в раздающем коллекторе.

За счет тепла конденсирующегося пара питательная вода в зоне конденсации нагревается до температуры, близкой к температуре насыщения пара, и по выходным коллекторным трубам отводится в подогреватель последующей ступени подогрева или в питательную линию парогенератора. Все подогреватели имеют одноходовое движение питательной воды в зоне конденсации пара.

Греющий пар поступает в верхнюю часть ПВД и по пароподводящей трубе подводится в зону конденсации пара (рис. 5.33). Как уже отмечалось, греющий пар движется навстречу нагреваемой питательной воде. В зоне конденсации между змеевиками расположены горизонтальные перегородки, отводящие конденсат к периферии трубной системы и направляющие конденсирующийся пар на спиральные змеевики. Пар движется сверху вниз, проходя через отверстия в горизонтальных перегородках, конденсируется на поверхности змеевиков; конденсат отводится от центра к стенке корпуса и стекает в нижнюю часть подогревателя.

273

В нижней части трубной системы расположен охладитель конденсата, который образует часть первого хода воды. Его поверхность нагрева составляет 364 м2. Здесь организовано доохлаждение конденсата ниже температуры кипения, отвечающей давлению греющего пара. В связи с этим невозможно вскипание конденсата греющего пара при его сливе в предыдущий ПВД. При этом исключается снижение тепловой экономичности за счет уменьшения расхода греющего пара в этот ПВД. При движении вдоль плоскости спиралей конденсат входит в отверстие в верхней перегородке, делает кольцевые ходы по ярусам и выходит через отверстие в нижней перегородке в дренажный трубопровод, по которому выводится из ПВД.

Рис. 5.33. Схема движения пара и конденсата в ПВД.

274

Отсос неконденсирующихся газов выполнен отдельными трубопроводами диаметром 80 мм из ПВД в деаэратор. Для выхода воздуха из корпуса при заполнении его водой и для входа воздуха при опорожнении на верхней части корпуса предусмотрен штуцер Ду20 с воздушным вентилем. Вытеснение воздуха при заполнении и вход воздуха при опорожнении трубной системы осуществляется по трубопроводу выведенному через днище подогревателя.

Для защиты турбины от попадания воды и защиты корпуса ПВД от разрушения в случае превышения уровня конденсата выше допустимого (в результате разрыва труб, появления свищей в местах сварки элементов трубной системы и других причин) все подогреватели высокого давления оснащают быстродействующими групповыми защитными устройствами от переполнения (БДЗУ).

Для выдачи импульсов в систему автоматики БДЗУ на корпусах ПВД предусмотрены соответствующие штуцеры для присоединения конденсатных бачков и импульсных трубопроводов датчиков уровня. Срабатывание защиты происходит по двум предельным положениям аварийного уровня:

I предельный уровень – подается сигнал на отключение группы ПВД и переводу пропуска питательной воды по аварийному байпасу;

II предельный уровень – подается сигнал на отключение обоих турбопитательных насосов. При этом ВПЭНы сохраняются в работе для исключения термоциклирования парогенераторов.

Принципиальная схема защиты ПВД от переполнения корпусов приведена на рис. 5.34.

В качестве исполнительного органа защиты от повышения уровня в ПВД используют автоматическое устройство с быстродействующим впускным клапаном 1, с гидроприводом 2 и обратным клапаном 3.

Впускной клапан с выносным гидроприводом и обратный клапан, надпоршневые полости которых соединены между собой перепускными трубами, являются основными элементами защиты. Впускной клапан устанавливается на трубопроводе питательной воды на входе в ПВД и предназначен для аварийного отключения подачи питательной воды в ПВД и перепуска ее в питательный трубопровод по байпасным линиям, минуя ПВД. Обратный клапан устанавливается на трубопроводе питательной воды на выходе из

275

ПВД и срабатывает одновременно с включением байпасной линии Клапаны на трубопроводе устанавливаются в строго вертикальном положении. При нормальном положении уровня среды в корпусах ПВД запорные органы клапанов впускного и обратного находятся в верхнем положении, и питательная вода движется по тракту: турбопитательный насос – клапан впускной – основной трубопровод – трубная система ПВД – клапан обратный – парогенераторы. При срабатывании защиты запорные органы клапанов перемещаются в нижнее положение и питательная вода, минуя ПВД, движется по тракту: ТПН – клапан впускной – трубопровод аварийного байпаса

– клапан обратный – парогенераторы.

Рис. 5.34. Принципиальная схема защиты ПВД-К от переполнения корпусов

Для защиты трубных систем ПВД от термоопрессовки (повышение давления питательной воды за счет нагрева паром, поступающим из отборов турбины) на выходной задвижке 4 предусматривается байпасная линия 5, на которой установлены два обратных клапана 6 и вентиль 7. При повышении давления питательной воды в трубных системах отключенных ПВД часть ее по байпасному

276

трубопроводу 5, через обратные клапана 6 и нормально открытый вентиль 7, минуя задвижку 4, будет перепускаться в питательный трубопровод.

В связи с тем, что прочность корпусов ПВД рассчитываются на давление 3,14 МПа, для исключения повышения давления, более расчетного, на каждом корпусе ПВД предусмотрен патрубок для присоединения сбросного трубопровода и предохранительных клапанов. На каждом корпусе подогревателя установлено четыре пружинных предохранительных клапана, которые служат для автоматического выпуска избытка среды в атмосферу при превышении заданного давления.

Срабатывание предохранительных клапанов происходит для ПВД-6 при давлении 2,01 МПа, а для ПВД-7 при давлении 3,22 МПа. При снижении давления соответственно до 1,57 и 2,52 МПа предохранительные клапаны должны закрыться.

Клапаны на штуцере ПВД устанавливаются только в вертикальном положении. Штуцеры, на которые ставятся предохранительные клапаны, должны иметь жесткое крепление для предотвращения вибрации клапанов при их подрыве и достаточно надежного сопротивления действию реакции вытекающего пара из клапана в момент его срабатывания.

Длительный опыт эксплуатации ПВД со спиральными трубными поверхностями нагрева выявил ряд существенных недостатков, влияющих на надежность и долговечность безаварийной работы энергоблоков. Прежде всего, неудовлетворительный выбор конструктивных решений и применяемых материалов определил со временем недостаточную надёжность трубных систем ПВД из-за больших скоростей в трубах спиралей и резких поворотов потока на входе в спирали и выходе из них. Это способствует эрозионнокоррозионному размыву входных и выходных участков спиралей и приводит к утонению стенки трубы, что приводит к внеплановым ремонтам ПВД с потерей при этом 15 МВт мощности энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000. По паспорту завода-изготовителя при эксплуатации все спиральные змеевики, имеющие остаточную толщину стенки менее 2,0 мм, должны быть вырезаны и вместо них приварены новые. При отсутствии пригодного к эксплуатации зме-

277

евика допускается установка в отверстиях коллекторных и распределительных труб заглушек (не более 5 % от общего количества змеевиков в каждой зоне нагрева).

С целью повышения износостойкости трубной системы и, следовательно, надёжности подогревателей высокого давления проводится реконструкция спиральных змеевиков, которая заключается в замене хвостовиков на входных и выходных участках одноплоскостных спиралей на хвостовики из трубы такого же диаметра, но выполненной из стали марки 08Х18Н10Т, которая в три раза менее подвержена эрозионно-коррозионному размыву. Выполняемая замена, конечно, приводит к более длительному периоду безопасной эксплуатации змеевиковых ПВД.

Кардинальным конструктивным решением модернизации ПВД является полный отказ от спиральных поверхностей нагрева и переход к U-образным длинным трубам.

Новым поколением ПВД, уже сейчас установленным на АЭС Тяньвань в Китае, АЭС Куданкулам в Индии, блоке № 2 Волгодонской АЭС и блоках № 3, 4 Калининской АЭС, являются ПВД камерного типа (ПВД-К), основные характеристики которых приведены в табл. 5.9.

Таблица 5.9

Основные технические характеристики ПВД-К при номинальном режиме работы по ступеням нагрева

278

Внедрение ПВД-К позволяет достичь следующих положительных результатов:

•использовать для изготовления поверхности теплообмена длинномерных (до 16м включительно) бесшовных труб из нержавеющей стали, что позволит исключить из конструкции ПВД более 2600 неконтролируемых сварных соединений, имеющихся в ПВ- 2500-97А (приварка спиральных змеевиков к коллекторам, сварные швы частей спиралей);

•устранить эрозионно-коррозионный износ спиральных змее-

виков, характерный для ПВ-2500-97А при тех же уровнях скоростей питательной воды;

•улучшить водно-химический режим парогенераторов за счет резкого снижения концентрации железа в питательной воде, что в свою очередь увеличит продолжительность работы парогенераторов без химической очистки в 2 – 2,5 раза;

•снизить недогрев питательной воды за счет применения тонкостенных труб и более рациональной организации потоков греющего пара в трубном пучке;

•снизить гидравлическое сопротивление ПВД-К более чем в 2 раза, что способствует уменьшению расхода пара на привод ТПН и соответственно ведет к увеличению электрической мощности турбогенератора.

Конструкция ПВД-К не требует запасных частей в виде спиральных змеевиков для замены вышедших из строя и позволяет без вскрытия корпуса по паровой стороне выявить и отглушить дефектную теплообменную трубку. Технологическое время на выполнение этой операции не превышает 40 ч, вместо 120 ч для ПВ- 2500-97-А.

Тепловая эффективность ПВД-К обеспечивает снижение недогрева питательной воды, что способствует повышению электрической мощности турбоагрегата и дополнительной выработке электроэнергии.

Конструкция ПВД-К обеспечивает отгрузку подогревателя одним отправочным блоком, что снижает расходы на монтаж и транспортировку, вместо трех отправочных блоков для ПВ-2500- 97А (блок 1 – корпус, блок 2 – верхняя часть трубной системы, блок 3 – нижняя часть трубной системы с крышкой и опорой).

279

ПВД-К конструктивно представляет собой (рис. 5.35) теплообменный аппарат вертикального типа с вертикально расположенным трубным пучком, состоящим из U-образных трубок. В конструкции принято противоточное движение питательной воды и греющего пара. Питательная вода движется внутри труб поверхности теплообмена, а греющий пар движется в межтрубном пространстве.

Рис. 5.35. Конструктивное исполнение ПВД-К (обозначения см. тексте).

280