Совершенствование парогенерирующих устройств АЭС и ТЭС на основе взаимосвязей теплогидравлических характеристик и пространственного распределения примесей

ВЫВОДЫ.

На основании проведенных в работе исследований была выявлена недостаточность классических представлений о распределении примесей в применении к современному парогенерирующему оборудованию. Анализ теплогидравлических процессов в ППУ указывает на наличие существенной неравномерности в распределении концентраций различных примесей по объему кипящего оборудования. Проведенные расчеты распределения концентраций примесей по различным теоретическим моделям позволяют сделать ряд важных выводов:

1. Распределение концентраций примесей в паропроизводящем объеме установки (в стационарном режиме) зависит от распределения тепловой нагрузки, схемы раздачи питательной воды и внутренней пространственной циркуляции рабочего тела. При помощи этих факторов концентрацией в паропроизводящем объеме можно управлять.

2. Характер распределения концентраций примесей в паропроизводящем объеме практически не зависит ни от величины продувки, ни от количества и расположения точек ее отбора, за исключением случаев возникновения непродуваемых зон, что является следствием малой величины продувки по сравнению с перетоками рабочего тела.

3. Концентрация примесей в продувочной воде в стационарном режиме всегда постоянна и зависит только от концентрации примесей в питательной воде, прочих возможных каналов выходов примесей из кипящего объема (со, Кр, Кос) и расхода продувки.

4. Координата точки продувки, не меняя характера распределения концентрации примесей в объеме, влияет на среднее значение концентрации примесей.

5. Распределением концентраций различных корректирующих добавок, вводимых в кипящий объем с целью поддержания необходимого воднохимического режима и нейтронно-физических характеристик, также можно управлять, добиваясь их нужной концентрации в любой точке объема ПГТУ, изменяя точку ввода их в парогенерирующий объем.

6. Представление ППУ в виде одномерного парогенерирующего канала, хотя и не позволяет получить достаточно подробную картину распределения примесей, оказывается полезной как на стадии проектирования нового оборудования, так и для анализа действующего.

7. На основе новых представлений о взаимосвязи гидравлики и распределения примесей предложены и реализованы новые схемы водопитания и продувки и ввода корректирующих растворов.

8. Опыт промышленной эксплуатации восьми типов ППУ с модернизированными схемами подвода питательной воды, продувки и ввода корректирующих растворов полностью подтвердил теоретические положения, основанные на совместном рассмотрении процессов теплообмена, гидравлики и распределения примесей.

Сделанные выводы нашли свое подтверждение в экспериментах на парогенераторах ПГВ-1000, реакторе ВК-50 и котлах АО «ТКЗ» и АО «БКЗ». На ряде установок были предложены и реализованы новые схемы водопитания, продувки и ввода корректирующих растворов, внедрение которых способствовало повышению надежности работы оборудования.

Помимо модернизации существующих схем автором предложены схемы для нового парогенерирующего оборудования, обладающие не только достоинствами с точки зрения распределения примесей, но также и некоторыми конструктивными преимуществами. Важной особенностью этих схем является использование в них лишь стандартных элементов парогенерирующего оборудования, что не входит в противоречие с общими гидравлическими требованиями обеспечения надежной работы ППУ, а это снижает затраты на разработку и изготовление, повышая конкурентноспособность паропроизводящего оборудования АЭС и ТЭС.

1. Стырикович М. А., Мартынова О. И., Миропольский 3. JL Процессы генерации пара на электростанциях М.: Энергия, 1969 — 312 с.

2. Водный режим тепловых электростанций (обычных и атомных) / Под общ. редакцией проф. Т. Х. Маргуловой // М.: Энергия, 1965 с. 63.

3. Федоров Л. Ф., Рассохин Н. Г. Процессы генерации пара на атомных электростанциях М.: Энергоатомиздат, 1985 — с. 214.

4. Ромм Э. И. Химический перекос и ступенчатое испарение в генераторах пара // Тезисы диссертационной работы на соискание ученой степени доктора техн. наук М.: ВТИ, 1938 — с. 175.

5. Обзор повреждений тепломеханического оборудования электростанций с поперечными связями и тепловых сетей за 1998 год / И. А. Терентьев, Б. Х. Раев, Д. В. Коляго и др. // СПО ОРГРЭС, 1999.

6. Дули Р. Б. Значение защитной оксидной пленки для предотвращения повреждений котельных труб на тепловых электростанциях: Автореф. дис. на соискание учен, степени д-ра техн. наук. М.: Исследовательский институт электроэнергетики США, 1996 — с. 43.

7. Манькина H.H. Исследование условий образования железоокисных отложений // Теплоэнергетика, 1960, № 9 с. 8−12.

8. Исследование распределения солей в водяном объеме парогенераторов ПГВ-ЮООМ с модернизированными системами раздачи питательной воды и продувки / Ю. В. Козлов, П. Е. Свистунов, Г. А. Таранков и др. // Электрические станции, 1991, № 9 с. 30−32.

9. Распределение растворенных примесей питательной воды в водяном объеме парогенератора ПГВ-1000 / Ю. В. Козлов, JI.K. Румянцев, Е. П. Свистунов и др. // Электрические станции, 1992, № 2 с. 33−37.

10. Причины язвенной коррозии и разрывов экранных труб котлов ТГМ-96 и мероприятия по их предупреждению // Отчет по НИР, ч.1,.

11. В.662.00Д0, Хохлов В. В., Ткаченко К. В., Грабовский О. Г. М.: Минэнерго СССР, ОРГРЭС, Уральское отделение, 1975.

12. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РД 34.20.501−95, 15-е изд., М.: ОРГРЭС, 1996;с. 160.

13. Горбуров В. П., Зорин В. М., Харитонов Ю. В. О контроле водного режима парогенерирующих устройств // Теплоэнергетика, 1994, № 7 -с. 25−30.

14. Горбуров В. П., Зорин В. М. Моделирование на ЭВМ гидродинамики водяного объема парогенератора ПГВ-1000 // Теплоэнергетика, 1994, № 5-с. 22−29.

15. Рассохин Н. Г., Зорин В. М., Горбуров В. И. Метод предельной оценки параметров естественной циркуляции в сложных пространственных контурах. М.: Теплоэнергетика, 1992, № 2 — с. 46−50.

16. Горбуров В. П., Зорин В. М. Расчет гидродинамических параметров и концентраций примесей в водяном объеме парогенератора (Программа для ЭВМ «СЖС+ЗАЬ») / Свидетельство об официальной регистрации программы № 950 303 от 18.08.1995, РосАПО, РФ.

17. Маргулова Т. Х., Зорин В. М., Горбуров В. И. Совершенствование внутрикорпусных устройств парогенератора ПГВ-1000. М.: Теплоэнергетика, 1988, № 11 — с. 43−47.

18. Патент Российской Федерации 1Ш № 2 131 554 / Горбуров В. И., Илясов В. А., Стукалов В. М., Харитонов Ю. В. «Парогенератор с многоступенчатым испарением» Бюллетень № 16, 1999.

19. Теплохимические испытания парогенераторов блок № 1 Хмельницкой АЭС после модернизации систем водопитания и продувки // Отчет Центратомтехэнерго и Хм. АЭС, 1992.

20. Модернизация систем водопитания, продувки и фосфатирования на котлах БКЗ-320−140 Каширской ГРЭС / Зорин В. М., Горбуров В. И.,.

21. Каверзнев М. М., Харитонов Ю. В., Стукалов В. М. и др. // Теплоэнергетика, 1999, № 8- с.48−52.

22. Исследование зависимостей концентрации растворимых примесей в выносных циклонах барабанного котла / Горбуров В. И., Зорин В. М., Корнев В. А., Стукалов В. М. // Электрические станции, 1998, № 7 с. 37−43.

23. Маргулова Т. Х. Атомные электрические станции. М.: ИздАТ, 1994 -296 с.

24. Маргулова Т. Х. Рациональная организация водного режима одноконтурных атомных станций с кипящими реакторами // Теплоэнергетика, 1958, № 12 с. 22−25.

25. Маргулова Т. Х. Применение ступенчатого испарения и промывки пара в парогенерирующих установках атомных электростанций // Теплоэнергетика, 1959, № 9 с. 27−31.

26. Сотников А. Ф. Эффективность продувки парогенераторов ПГВ-1000 // Теплоэнергетика, 1988, № 5 с. 66−67.

27. Тепловые и атомные электрические станции / Под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина М.: Энергоиздат, 1982 — 625 с. (Теплоэнергетика и теплотехникакн. 3).

28. Агеев А. Г., Карасев В. Б., Серов И. Т., Титов В. Ф. Сепарационные устройства АЭС. М.: Энергоиздат, 1982 — 169 с.

29. Кружилин Г. Н. Теория уноса и сепарации влаги в паровых котлах // Советское котлотурбостроение, 1945, № 1 с. 11.

30. Стерман JI.С., Антонов А. Я., Сурнов A.B. Исследование качества пара при давлении 185 ат. // Теплоэнергетика, 1957, № 3-е. 17.

31. Мамет В. А., Мартынова О. И. Процессы «хайд-аут» (местного концентрирования) примесей котловой воды парогенераторов АЭС и их влияние на надежность работы оборудования // Теплоэнергетика, 1993, № 7-с. 2−7.

32. A.C. 278 712 СССР, МКИ3 F22 В 21/22 «Безбарабанный вертикально-водотрубный котел» / А. Г. Серков, И. П. Алексеев, Г. В. Масловский и др. (СССР) № 921 910/24−6- заявлено 21.09.64, опубликовано 21.08.70, Бюлл. № 26 3 с.

33. Серков А. Г., Алексеев И. П., Демяненко Н. Г. «Безбарабанный котел-утилизатор самонесущей конструкции // Промышленная энергетика, 1968, № 9-с. 30−32.

34. A.C. 892 119 СССР, МКИ3 F22 В 35/02 «Котел безбарабанный с естественной циркуляцией» / Г. А. Уваров, Б. К. Пименов, И. Я. Мотро и др. (СССР) № 2 856 263/24−6- заявлено 19.12.79, опубликовано 23.12.81, Бюлл. № 47−3 с.

35. Е. Ф. Бузников, A.A. Верес, В. Б. Грибов. Пароводогрейные котлы для электростанций и котельных. -М.: Энергоиздат, 1989, 208 с.

36. Федоров А. И. Экспериментальное исследование распределения влаги в паровом объеме выносного циклона. М.: Электрические станции, 1991, № 4-с. 26−31.

37. Котельные установки. Том II / К. Ф. Раддатис, Э. И. Ромм, H.A. Семененко и др. -М. Л.: ГЭИ, 1946, 706 с.

38. Федоров А. И. Исследование гидравлических характеристик выносных циклонов с тангенциальным вводом пароводяной смеси. М.: Электрические станции, 1993, № 11 — с. 2−8.

39. Федоров А. И., Бузников Е. Ф. К гидродинамике паровых безбарабанных контуров. М.: Теплоэнергетика, 1989, № 1, с.46−51.У.

40. МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ КОНЦЕРН «РОСЭНЕРГОАТОМ» Балаковская АЭС РЦ-1.Блок N2.

41. УТВЕРЖДАЮ Главный/инженер Бал&корской АЭС.

42. В. И. Игнатов &{ Ш 08. 199бгI1. АКТ.

43. Визуального внутреннего осмотра парогенератора 2УВЗСМ01 на наличие шлама в пространстве между трубным пучком и корпусом парогенератора. отиюля 1996 г. N РЦ-1−08/*/^1. Комиссией в составе:

44. Председатель: ЗНРЦ-1 Вагнер В.А.

45. Члены комиссии: ВИ (то)РЦ-1 Коробков A.M.

46. Ст. мастер НВАЭР Пчелинцев В.М.

47. В межтрубных коридорах проходящих от холодного и горячего коллекторов в сторону «горячего» торца и от холодного коллектора к «холодному» торцу шламовых отложений не обнаружено.

48. В межтрубном коридоре проходящем от горячего коллектора к «холодному» торцу парогенератора под дырчатыми листами NN 22,23 обнаружено локальное отложение шлама протяженностью около 1 м. и толщиной приблизительно до 30 см.

49. На остальном протяжении межтрубного коридора, проходящего от горячего коллектора к «холод-нону» торцу парогенератора обнаружены незначительные локальные отложения песчанно-илистого характера толщиной 3—5см.

50. В центральном межтрубном коридоре под дырчатым листом N 21 обнаружены отложения песчанно-илистого характера толщиной 2−3 см.