6.2.3 Система сепарации и промежуточного перегрева

6.2.3.1 Техническая характеристика

Система СПП предназначена для осушки и последующего перегрева пара, отработавшего в ЦВД, с целью обеспечения допустимой степени его влажности в последних ступенях ЦНД турбины во всех режимах работы турбоустановки. Конечная температура перегрева пара выбрана технико-экономическим расчетом. На Балаковской АЭС минимальный температурный напор (разница между температурой свежего пара и температурой на выходе из пароперегревателя 2-ой ступени) составляет 24,3 С, при этом температура на выходе из СПП-1000 составляет 250 С.

Для улучшения работы СПП-1000 на блоках № 1, 2 смонтирована система предсепарации. Предварительная сепарация потока пара перед поступлением его в СПП обеспечивает удаление до 85% влаги из пара (~420 т/ч сепарата удаляется из потока пара 4-мя предсепараторами). При такой эффективности сепарации существенно снижается нагрузка на сепарационную часть СПП-1000, уменьшится эрозия, повышается температура перегрева.

Один СПП-1000 должен обеспечивать в номинальном режиме следующие параметры перегреваемого пара:

• температура на выходе из СПП-1000 – 250 С;

• расход на входе в СПП-1000 – 1180 т/ч;

• давление на входе в СПП-1000 – 10,5 кгс/см²;

• расход на выходе из СПП-1000 – 1140 т/ч;

• гидравлическое сопротивление – 0,35±0,01 кгс/см².

Требования к предсепаратору:

• максимальный расход –1400 т/ч;

• максимальная возможная температура пара в режиме отключения ПВД и кратковременном повышении давления до 1,6 МПа – 188 С;

• эффективность удаления влаги должна быть не менее 85%;

• потеря давления – не более 6500 Па (0,066 кгс/см²);

• количество пусков в течение года – не более 50;

• общее количество пусков в период эксплуатации турбины – 1500;

• режим работы – непрерывный;

• циклические изменения температуры рабочей среды - от 16 до 188 С;

• циклические изменения давления рабочей среды - от 3,92 кПа (0,04 кгс/см²) до 1,6 МПа (16,3 кгс/см²).

После сепарации осуществляется двухступенчатый перегрев пара в пароперегревателях 1-ой и 2-ой ступени СПП-1000.

Греющим паром пароперегревателя первой ступени является первый отбор ЦВД, а 2-ой ступени – свежий пар после ПГ.

Система СПП включает в себя следующее технологическое оборудование:

• четыре СПП-1000;

• четыре сепаратосборника (на блоке № 4 установлен один общий сепаратосборник);

• два конденсатосборника 1-ой ступени;

• два конденсатосборника 2-ой ступени;

• сепаратор центробежный;

• четыре предсепаратора с четырьмя разделителями сепарата (четыре пленочных сепаратора на блоке № 4);

• два насоса слива сепарата (блок № 4);

• трубопроводы, арматуру и КИП.

СПП-1000 расположены по два аппарата с обеих сторон турбоагрегата:

После предварительного осушения в предсепараторах (пленочных сепараторах) пар через входной патрубок Ду 1200 направляется во входную кольцевую камеру СПП-1000, из которой подается во входные коллекторы сепарационной части.

Из входного коллектора пар проходит между направляющими лопатками и поступает на жалюзи сепарационной части СПП-1000, где происходит отделение влаги оставшейся после прохождения предсепараторов (пленочных сепараторов).

Осушенный пар, пройдя через дырчатый лист, поступает в выходной короб сепарационной части СПП-1000.

Отделенная влага стекает с жалюзи в сливные лотки, затем в сливную стойку и собирается в кольцевой коллектор сепарационной части СПП-1000.

Далее пар направляется в межтрубное пространство пароперегревателя 1-ой ступени, где происходит его окончательная осушка и нагрев паром 1-го отбора ЦВД до температуры 200-207 °С.

Выйдя из пароперегревателя 1-ой ступени, пар разворачивается в нижнем эллиптическом днище на 180 и поступает в пароперегреватель 2-ой ступени, где перегревается свежим паром до температуры 250 °С при давлении 9,5 кгс/см².

Из СПП-1000 пар поступает в ресивер (паропровод) Ду 1200 расположенный с правой стороны турбоагрегата (ряд А), а из СПП-1000 пар поступает в ресивер Ду 1200 расположенный с левой стороны турбоагрегата (ряд Б).

В каждый ЦНД пар подается от двух ресиверов, расположенных по обе стороны от турбины.

Отбор пара к 1-ой ступени пароперегревателя СПП-1000 выполнен от 1-го отбора турбины (за 3-ей ступенью ЦВД) и имеет следующие параметры:

• температура - 233 °С;

• массовый расход -163,5 т/ч;

• давление - 25-30 кгс/см2.

На паропроводе 1-го отбора установлен центробежный сепаратор, предназначенный для удаления влаги.

Пар 1-го отбора турбины через входной патрубок поступает во входную камеру центробежного сепаратора, где он распределяется по модулям. В модуле влажный пар 1-го отбора поступает в блок лопаток, где происходит закрутка потока. Под действием центробежной силы происходит отделение влаги на внутренние стенки корпуса модуля и затем, через щель сепарат стекает на нижнюю трубную доску блока модулей и через патрубок отвода сепарата удаляется в разделитель.

Осушенный поток пара 1-го отбора поступает в развихритель, где прекращается его вращение и через верхний конус направляется по трубопроводу в пароперегреватель 1-ой ступени.

Далее греющий пар 1-ой ступени подводится к двум подводящим камерам, расположенным на корпусе СПП-1000, а из подводящих камер раздается по кассетам пароперегревателя.

Конденсат пара, сконденсировавшийся в кассетах пароперегревателя 1-ой ступени СПП-1000, сливается в конденсатосборник 1-ой ступени (один на два СПП), из пароперегревателя 1-ой ступени СПП-1000 конденсат сливается в конденсатосборник 1-ой ступени (один на два СПП).

Отводящие камеры пароперегревателя 1-ой ступени и конденсатосборник 1-ой ступени соединены уравнительной линией по паровому пространству.

Подача пара к 2-ой ступени пароперегревателя СПП-1000 выполнена от паропровода перед СРК и имеет следующие параметры:

• температура - 274,3 °С;

• массовый расход - 269,3 т/ч;

• давление - 60 кгс/см².

Конденсат пара, сконденсировавшийся в кассетах пароперегревателя 2-ой ступени СПП-1000, сливается в конденсатосборник 2-ой ступени (один на два СПП), из пароперегревателя 2-ой ступени СПП-1000 конденсат сливается в конденсатосборник 2-ой ступени (один на два СПП).

Сепарат предсепаратора направляется в разделитель сепарата и далее в соответствующий сепаратосборник.

Сепарат из циклонного сепаратора направляется в ПВД-6 или в РДТ.

Сепарат пара из сепарационной части СПП-1000 по трубопроводам Ду 200 сливается в сепаратосборники (на блоке № 4 в один общий сепаратосборник).

Сепаратосборники и конденсатосборники СПП-1000 служат в качестве промежуточных емкостей для снижения опасности заброса воды в турбину.

В КС 1-ой, КС 2-ой ступени и СС поддерживается постоянный уровень для исключения «проскока» пара из СПП.

Схема подключения СПП-1000 представлена на рисунке 6.2.9, а его конструктивное исполнение – на рисунке 6.2.10.

Рисунок 6.2.10 – Схема подключения СПП

Поверхность нагрева пароперегревателя выполнена из продольно-оребренных труб, объединенных в шестигранные кассеты, опирающиеся на опорную решетку, которая расположена в нижней части аппарата.

1-ая ступень пароперегревателя состоит из 80 кассет, расположенных в периферийной зоне аппарата.

2-ая ступень пароперегревателя состоит из 107 кассет, расположенных в центральной зоне аппарата.

Кассеты 1-ой и 2-ой ступеней разделены фигурной перегородкой.

Кассета состоит из 37-ми продольно-оребренных труб, расположенных по треугольной разбивке со стороной 36 мм.

К трубам 16х2 приварены по шесть п-образных ребер, шириной 8,5 мм и толщиной 0,8 мм. Длина оребренной части составляет 3900 мм.

Концевые участки труб (без оребрения) сведены в пучок с шагом 21 мм и закреплены в трубных досках.

Трубы в кассете дистанционированы четырьмя решетками.

Общие технические характеристики сепараторов-пароперегревателей типа СПП-1000, а также сепаратосборников, конденсатосборников, пленочных, центробежных и предварительных сепараторов приведены в таблицах 6.2.10 – 6.2.17.

1 – вход пара из ЦВД, 2 – сепаратор, 3 – выход сепарата, 4, – вход греющего пара 1-ой ступени, 5 – уравнительная 1-ой ступени, 6 – вход греющего пара 2-ой ступени, 7 – фланцевое соединение, 8 – корпус, 9, 19, 22 – люк-лаз, 10 – выход КГП 2-ой ступени, 11 – выход КГП 1-ой ступени, 12 – дренаж, 13 – уравнительная 1-ой ступени, 14 – продольно-оребренные трубки, 15 – трубная доска, 16 – концевые участки труб, 17 – коллектор греющего пара 1-ой ступени, 18 – коллектор греющего пара 2-ой ступени, 20 – отвод на МПУРС, 21 – отвод на ТПН, 23 – выход пара к ЦНД

Рисунок 6.2.9 – Конструктивное исполнение СПП-1000

Таблица 6.2.10 - Общие технические характеристики СПП-1000

Наименование	Значение
Высота аппарата, мм	14670
Наружный диаметр корпуса, мм	3488
Материал корпуса, сталь	22К
Материал трубных досок камер греющего пара, сталь	22К
Материал шпилек и гаек фланцевых соединений, сталь	35
Материал шпилек камер греющего пара 2-ой ступени	30ХМА
Диаметр трубок поверхности нагрева, мм	16 х 2
Материал трубок поверхности нагрева, сталь	20
Материал ребер труб поверхности нагрева, лента, сталь	08Х20
Материал опоры, сталь	3
Диаметр труб разводки, мм	32 х 3
Материал труб разводки, сталь	20
Масса аппарата без воды и пара, кг	126700
Масса аппарата, заполненного водой, кг	232700
Объем: общий, м3 корпуса, м3 трубной системы, м3	106 100 6
Количество сепарационных блоков, шт	20
Площадь жалюзи, м2	46,8
Материал сепарационных блоков, сталь	08Х18Н10Т
Поверхность теплообмена гладких труб: общая, м2 пароперегревателя 1-ой ступени, м2 пароперегревателя 2-ой ступени, м2	1377 597 786
Количество кассет: пароперегревателя 1-ой ступени, шт пароперегревателя 2-ой ступени, шт	80 107
Количество оребренных труб в кассете, шт	37
Материал элементов кассет (донышки, трубные доски), сталь	16ГС
Параметры перегреваемого пара при 100% мощности: расход на входе, кг/ч давление на входе, абс, МПа (кгс/см2) температура на входе, °С влажность на входе, % расход за сепаратором, кг/ч влажность за сепаратором, % температура за 1-ой ступенью пароперегревателя, °С температура за 2-ой ступенью пароперегревателя, °С гидравлическое сопротивление, МПа (кгс/см2)	1180000 1,13 (11,5) 184,8 11,6 1140000 0,1-0,2 207,9 250±2 0,0343±0,001 (0,35±0,01)
Параметры греющего пара 1-ой ступени при 100% мощности: расход, кг/ч давление на входе, абс, МПа (кгс/см2) температура на входе, °С влажность на входе, %	37700 2,7 (27,55) 228,1 7
Параметры греющего пара 2-ой ступени при 100% мощности: расход, кг/ч давление на входе, абс, МПа (кгс/см2) температура на входе, °С влажность на входе, %	64900 5,7 (58,2) 272,3 0,5
Давление гидроиспытаний: по перегреваемому пару, кгс/см2 по греющему пару и конденсату 1-ой ступени, кгс/см2 по греющему пару и конденсату 2-ой ступени, кгс/см2	22 49 110
Объем воды для заполнения при проведении гидроиспытаний: по перегреваемому пару, м3 по греющему пару и конденсату 1-ой ступени, м3 по греющему пару и конденсату 2-ой ступени, м3	150 2,6 3,4

Таблица 6.2.11 - Характеристики конденсатосборника 1-ой ступени СПП-1000

Наименование	Значение
Давление в режиме номинальной мощности, МПа (, кгс/см2)	2,6 (26,55)
Рабочая температура, °С	228,1
Максимальная рабочая температура, °С	245
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	3,53 (36)
Высота аппарата, мм	2270
Наружный диаметр, мм	1248
Масса аппарата без воды, кг	1850
Масса аппарата заполненного водой, кг	3450
Объем, м3	1,6
Материал корпуса, сталь	22К
Давление гидроиспытаний, МПа (кгс/см2)	4,8 (49)

Таблица 6.2.12 - Характеристики конденсатосборника 2-ой ступени СПП-1000

Наименование параметра	Значение
Давление в режиме номинальной мощности, МПа (кгс/см2)	5,6 (57,2)
Рабочая температура, °С	272,3
Максимальная рабочая температура, °С	294
Рабочее давление, МПа (, кгс/см2)	7,74 (79)
Высота аппарата, мм	2535
Наружный диаметр, мм	1300
Масса аппарата без воды, кг	4250
Масса аппарата заполненного водой, кг	5850
Объем, м3	1,6
Материал корпуса, сталь	22К
Давление гидроиспытаний, МПа (кгс/см2)	10,8 (110)

Таблица 6.2.13 - Характеристики сепаратосборника СПП-1000

Наименование	Значение
Давление в режиме номинальной мощности, МПа (, кгс/см2)	1,03 (10,5)
Температура в режиме номинальной мощности, °С	184,8
Рабочая температура, °С	203,3
Рабочее давление, МПа (, кгс/см2)	1,57 (16)
Высота аппарата, мм	1830
Наружный диаметр, мм	1024
Масса аппарата без воды, кг	745
Масса аппарата заполненного водой, кг	1575
Объем, м3	0,83
Материал корпуса, сталь	22К
Давление гидроиспытаний, МПа (кгс/см2)	2,16 (22)

Таблица 6.2.14 - Характеристики общего сепаратосборника СПП-1000

Наименование параметра	Величина
Расчетное давление, МПа (кгс/см2)	1,57 (16)
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	1,27 (13)
Расчетная температура стенок, °С	204
Рабочая температура, °С	193,7
Давление гидравлического испытания, МПа (кгс/см2)	2,11 (21,5)
Температура испытательной среды, °С	80
Внутренний объем, м3	23
Масса сепаратосборника без воды, кг	14473
Срок службы, лет	30
Материал корпуса, сталь	22К

Таблица 6.2.15 - Характеристики пленочного сепаратора

Наименование	Величина
Расчетное давление, МПа (кгс/см2)	1,57 (16)
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	1,03 (10,5)
Расчетная температура пара на входе, °С	203,3
Рабочая температура, °С	185
Номинальный расход пара, т/ч	1180
Температура испытательной среды, °С	80
Внутренний объем, м3	1,47
Наружный диаметр корпуса, мм	1536
Масса сепаратора без воды, кг	1162,5
Относительная величина расхода уловленной влаги во влажном паре, %, не менее	7
Давление гидроиспытаний, МПа (кгс/см2)	0,216 (22)
Срок службы, лет	30
Материал корпуса, сталь	08Х18Н10Т

Таблица 6.2.16 - Характеристики предсепаратора «Powersep»

Наименование	Величина
Рабочее давление, МПа	1,6
Расчетная температура, °С	200
Объем корпуса, л	7000
Вес аппарата: пустого, кг заполненного водой, кг	5120 ~12000
Диаметр и толщина парубка входа пара, мм	1200 х 10
Наименование параметра	Величина
Диаметр и толщина парубка выхода пара, мм	1200 х 10
Диаметр и толщина парубка выхода сепарата, мм	219,1 х 6,3
Давление при гидравлических испытаниях, МПа	2,3±0,1
Испытательная среда	Вода
Продолжительность испытаний, мин	≥10
Температура испытательной среды, °С	≥5
Назначенный срок службы, лет	30
Материал, сталь	X6CrNiTi18-10

Таблица 6.2.17 - Характеристики центробежного сепаратора типа ЦСП-700

Наименование	Величина
Расход пара, кг/ч	198160
Влажность на входе, %	7
Давление в режиме номинальной мощности, МПа	2,815
Температура в режиме номинальной мощности, С	230,3
Рабочее давление, МПа	3,53
Рабочая температура, С	245
Масса аппарата не заполненного водой, кг	1204
Масса аппарата заполненного водой, кг	1884
Объем, м3	0,68
Условный диаметр входного и выходного паровых патрубков, мм	400
Условный диаметр патрубка сепарата, мм	150
Условный диаметр штуцера уравнительной линии, мм	50
Влажность пара после сепаратора и разделителя, %	0,5-0,7