Изобретение относится к ядерной энергетике, а более конкретно к парогенераторам атомных электростанций.

Известен парогенератор, содержащий горизонтальный корпус, входной коллектор первого контура, выходной коллектор первого контура, теплообменные трубы, устройство раздачи питательной воды, сепарационное устройство, выполненное в виде жалюзийного сепаратора или пароприемного листа, опорное устройство теплообменных труб, погруженный дырчатый лист. (Лукасевич Б.И., Трунов Н.Б., Драгунов Ю.Г., Давиденко СЕ. Парогенераторы реакторных установок ВВЭР для атомных электростанций. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004 стр. 70-86). Этот парогенератор выбран в качестве прототипа предложенного решения.

Данный парогенератор имеет недостатки конструкции, первый из которых заключается в том, что парогенератор имеет высокую неравномерность распределения потока теплоты, проходящего через условную поверхность уровня воды в парогенераторе, называемую зеркалом испарения. Этот недостаток приводит к существенному различию генерации пара по площади зеркала испарения парогенератора, и не позволяет создавать парогенераторы упомянутой выше конструкции, рассчитанные на теплосъем большой мощности.

Второй недостаток данного ПГ также связан с неравномерностью генерации пара в парогенераторе и заключается в том, что объем парогенератора, предоставленный для наполнения его теплообменными трубами, заполнен ими не оптимально, как следствие, удельные весогабаритные характеристики парогенератора также не оптимальны.

Третий недостаток парогенератора также связан с неравномерностью генерации пара в парогенераторе и заключается в том, что питательная вода, поступающая в парогенератор через устройство раздачи питательной воды, ласти , имеющие паросодержание в кол& д а очном для интенсивного прогрева питательной воды до температуры насыщения за счет конденсации пара. Как следствие, в парогенераторе нет возможности организовать участок теплообменной поверхности с увеличенным температурным напором и уменьшить тем самым его металлоемкость, либо увеличить давление генерируемого пара.

Задачей настоящего изобретения является создание парогенератора, позволяющего обеспечить теплосъем большой тепловой мощности реактора, повышение надежности, уменьшение удельных весогабаритных характеристик и улучшение технико-экономических показателей парогенератора по сравнению с известным прототипом.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в уменьшении теплогидравлической неравномерности в парогенераторе, улучшении наполняемости парогенератора теплообменными трубами, организации в парогенераторе экономайзерного участка теплообменной поверхности, уменьшении концентрации коррозионно-активных примесей в районе шва приварки коллекторов первого контура к горизонтальному корпусу.

Для решения поставленной задачи в парогенераторе, содержащем горизонтальный корпус, входной и выходной коллекторы первого контура, теплообменные трубы, устройство раздачи питательной воды, предлагается теплообменные трубы парогенератора расположить в вертикальных плоскостях, а входной и выходной коллекторы первого контура расположить горизонтально.

Также предлагается оснастить парогенератор более чем одним выходным коллектором первого контура, например двумя.

Предлагается также вариант, в котором устройство раздачи питательной воды расположено ниже теплообменных труб парогенератора.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где: _Ά . показан продольны разрез парогенератор

на фиг. 2 показан поперечный разрез парогенератора;

на фиг. 3 показан продольный разрез парогенератора, имеющего два выходных коллектора первого контура;

на фиг. 4 показано устройство раздачи питательной воды, расположенное ниже теплообменных труб.

Парогенератор представляет собой однокорпусный теплообменный аппарат горизонтального типа с погруженной под уровень воды теплообменной поверхностью и содержит следующие составные части, показанные на прилагаемых фигурах: горизонтальный корпус 1, входной 2 коллектор первого контура, выходной 3 коллектор первого контура (один или более), теплообменные трубы 4, которые образуют упомянутую выше теплообменную поверхность парогенератора и сформированы в верхний 5 и нижний 6 пакеты теплообменных труб 4, устройство раздачи питательной воды 7, которое может располагаться как выше, так и ниже теплообменных труб 4, опорное устройство теплообменных труб 8, один или более пароотводящий патрубок 9.

В основе конструкции парогенератора лежит следующий принцип работы. Нагретый в реакторе теплоноситель (вода) подается во входной 2 коллектор первого контура. Из входного 2 коллектора первого контура теплоноситель поступает в теплообменные трубы 4 и движется по ним, отдавая свою теплоту через стенку теплообменных труб 4 котловой воде, и собирается в выходном 3 коллекторе первого контура (или нескольких коллекторах). Из выходного 3 коллектора первого контура с помощью циркуляционного насоса теплоноситель вновь возвращается в реактор (на чертеже не показано). Горизонтальный корпус 1 парогенератора наполнен котловой водой до определенного уровня, который при эксплуатации поддерживается постоянным. Питательная вода подается в парогенератор через устройство раздачи 7 питательной воды. В случае, если устройство раздачи 7 питательной воды расположено выше теплообменных труб 4, питательная вода, вытекая из него, смешивается с и прогревается до температуры насыщения, конденсируя при этом избыточное количество пара, генерируемого теплообменной поверхностью парогенератора. В случае, если устройство раздачи 7 питательной воды расположено ниже теплообменных труб 4, как показано на фиг.4, питательная вода, вытекая из него, попадает в пространство между теплообменными трубами 4 и прогревается до температуры насыщения за счет теплоты, отдаваемой теплоносителем.

Переданное от теплоносителя тепло расходуется на испарение котловой воды и образование пара в межтрубном пространстве парогенератора. Образующийся пар поднимается вверх и поступает к сепарационному устройству парогенератора, например пароприемному листу 9. Далее он отводится из парогенератора через как минимум один пароотводящий патрубок 10. Вырабатываемый парогенератором пар используется в паросиловом технологическом цикле выработки электроэнергии.

Применение горизонтального расположения входного 2 и выходного 3 коллекторов первого контура и размещение теплообменных труб 4 в вертикальных плоскостях позволяет уменьшить количество теплообменных труб 4 в верхнем 5 и нижнем 6 пакетах теплообменных труб 4 по вертикали по сравнению с известным прототипом. При этом интенсивное парообразование осуществляется только на теплообменной поверхности одного из пакетов труб, верхнего 5 или нижнего 6, так как в половине теплообменных труб 4 в поперечном сечении парогенератора течет горячий теплоноситель, а в другой, уже остывший за счет отдачи тепла котловой воде. Такая картина наблюдается в любом поперечном сечении парогенератора. От сечения к сечению меняется соотношение между количеством пара, образующимся в верхнем 5 и нижнем 6 пакетах теплообменных труб 4. Суммарное количество пара, генерируемое в данном поперечном сечении парогенератора остается практически постоянным, н г того где это сеч ние .

технический результат - уменьшение теплогидравлической неравномерности в парогенераторе. Как следствие, при масштабировании парогенератора и увеличении его теплообменной поверхности, в парогенераторе не формируются зоны с большой интенсивностью генерации пара, и это позволяет спроектировать парогенератор, рассчитанный на теплосъем большой мощности. Также это позволяет применять в конструкции парогенератора более плотные компоновки теплообменных труб 4 по сравнению с прототипом, т.к. вследствие выравнивания генерации пара по площади зеркала испарения парогенератора и уменьшения количества горячих теплообменных труб 4 по высоте верхнего пакета 5, локальное паросодержание в межтрубном пространстве парогенератора также уменьшается. Более плотная компоновка теплообменных труб 4 в парогенераторе позволяет улучшить наполняемость его теплообменными трубами 4 и уменьшить удельные весогабаритные характеристики парогенератора.

Использование в парогенераторе как минимум двух выходных 3 коллекторов первого контура позволяет увеличить количество трубопроводов, подающих теплоноситель в реактор, и насосов, осуществляющих перекачку теплоносителя из парогенератора в реактор. Это несколько снижает удельные весовые характеристики предлагаемого парогенератора, но упрощает технологию его сборки, уменьшает требующуюся мощность насосов перекачки теплоносителя из парогенератора в реактор, способствует снижению теплогидравлической неравномерности в реакторе за счет более равномерной подачи теплоносителя по его окружности и повышению надежности.

Расположение устройства раздачи 7 питательной воды ниже теплообменных труб 4 парогенератора позволяет подавать холодную питательную воду непосредственно к теплообменной поверхности парогенератора без ее прогрева до насыщения за счет конденсации c _{^ H} or па .

межтрубном пространстве нижнего пакета 6 теплообменных труб 4 парогенератора. Как следствие, в парогенераторе формируется участок теплообменной поверхности, на котором увеличивается температурный напор и требуемая для передачи теплоты теплообменная поверхность уменьшается. Это позволяет либо уменьшить металлоемкость парогенератора за счет сокращения его теплообменной поверхности и уменьшения габаритов парогенератора, либо поднять давление вырабатываемого пара, сохранив величину теплообменной поверхности. Оба результата в конечном итоге способствуют улучшению технико- экономических показателей парогенератора.

Применение горизонтального расположения входного 2 и выходного 3 коллекторов первого контура позволяет перенести сварные швы 11 приварки коллекторов первого контура к горизонтальному корпусу 1 из нижней части горизонтального корпуса 1, в которой скапливается шлам при эксплуатации, в его боковую часть. Это приводит к уменьшению концентрации коррозионно-активных примесей около вышеупомянутых сварных швов, снижению вероятности их коррозионного повреждения, и повышению надежности парогенератора.