Парогенератор

Авторы патента:

Никишин Анатолий Федорович (RU)

Трунов Николай Борисович (RU)

F22B1/02 - посредством использования тепла горячих теплоносителей

Владельцы патента RU 2338957:

ФГУП ОКБ "ГИДРОПРЕСС" (RU)

Изобретение предназначено для выработки пара и может быть использовано в теплообменном оборудовании ядерных энергетических установок. Парогенератор, содержащий корпус с коллекторами подвода и отвода теплоносителя первого контура, трубный пучок, набранный из теплообменных труб, снабженный элементами дистанционирования и разделенный на испарительный и экономайзерный участки, патрубок для подачи питательной воды. Шаги теплообменных труб по вертикали и горизонтали в экономайзерном участке выполнены меньше, чем в испарительном участке. Предлагаемая конструкция парогенератора позволяет повысить надежность и тепловую эффективность парогенератора. 2 з.п. ф-лы, 5ил.

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в теплообменном оборудовании ядерных энергетических установок.

Известен парогенератор, содержащий корпус и трубный пучок, который набран из теплообменных труб и присоединен к коллекторам подвода и отвода теплоносителя I контура, причем трубный пучок разделен на верхнюю испарительную часть и нижнюю экономайзерную, в которую через патрубок питательной воды подается питательная вода (Б.И.Лукасевич, Н.Б.Трунов, Ю.Г.Драгунов, С.Е.Давиденко. Парогенераторы реакторных установок ВВЭР для атомных электростанций. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004, стр.196-201) - принят за прототип.

Недостатком такого парогенератора является слабая низкая тепловая эффективность экономайзерного участка.

Задача изобретения - создание парогенератора с улучшенными теплофизическими свойствами.

Технический результат - повышение тепловой эффективности парогенератора и улучшение надежности.

Технический результат достигается тем, что в парогенераторе, содержащем корпус с коллекторами подвода и отвода теплоносителя I контура, трубный пучок, набранный из теплообменных труб, снабженный элементами дистанционирования и разделенный на испарительный и экономайзерный участок, патрубок для подачи питательной воды, согласно предлагаемому изобретению шаги теплообменных труб в экономайзерном участке по вертикали и горизонтали выполнены меньше, чем в испарительном участке.

Предлагается в парогенераторе выполнить камеру для раздачи питательной воды в экономайзерный участок, охватывающую трубный пучок с трех сторон по периферии, ограниченную элементами дистанционирования теплообменных труб по длине трубного пучка и соединенную с патрубком питательной воды.

Предлагается также в парогенераторе элементы дистанционирования трубного пучка экономайзерного участка снабдить дополнительными элементами для дросселирования потока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показан поперечное сечение парогенератора;

на фиг.2 показано поперечное сечение парогенератора;

на фиг.3, 4, 5 показаны элементы для дросселирования.

Парогенератор состоит из корпуса 1 с коллекторами подвода 2 и отвода 3 теплоносителя I контура, к которым присоединен трубный пучок 4, выполненный из теплообменных труб 5. Трубный пучок 4 разделен по высоте на испарительный 6 и экономайзерный 7 участки. На корпусе 1 расположена камера 8 для раздачи питательной воды в экономайзерный участок 7, охватывающая трубный пучок 4 с трех сторон по периферии, ограниченная элементами дистанционирования 9, которая подсоединена к патрубку 10 подачи питательной воды. Для повышения эффективности экономайзерного участка 7 шаги теплообменных труб 5 в трубном пучке 4 по вертикали и горизонтали в экономайзерном участке 7 выполнены меньше, чем в испарительном участке 6. Например, при наружном диаметре теплообменных труб 16 мм шаг теплообменных труб в испарительном участке по вертикали 22 мм, по горизонтали 24 см, а в испарительном соответственно 19 и 22 см. Благодаря этому повышается скорость движения питательной воды в межтрубном пространстве и существенно улучшается теплоотдача. Таким образом, повышается тепловая эффективность парогенератора, так что при заданной поверхности теплообмена обеспечивается большее давление генерируемого пара и более высокий КПД.

За счет уменьшения шага теплообменных труб 5 в экономайзерном участке 7 образовано пространство с трех сторон по периферии трубного пучка 4, где размещена камера 8 для раздачи питательной воды. Наличие камеры 8 позволяет обеспечить равномерность раздачи питательной воды, а также свести к минимуму величину скорости питательной воды в поперечном направлении трубного пучка 4, что позволит уменьшить вероятность вибраций и повысить надежность парогенератора.

Элементы дистанционирования 9 трубного пучка 4 экономайзерного участка 7 со стороны коллекторов подвода 2, отвода 3 теплоносителя I контура снабжены дополнительными элементами 11 для дросселирования потока.

Парогенератор работает следующим образом.

Горячий теплоноситель I контура подается в коллектор подвода 2, раздается по теплообменным трубам 5, отдавая тепло котловой воде, охлаждается в них, поступает в коллектор отвода 3 и отводится из парогенератора. Питательную воду через патрубок 10 питательной воды подводят к нижнему ряду теплообменных труб 5 экономайзерного участка 7 через камеру 8 для равномерности раздачи питательной воды. Далее питательная вода поднимается вверх, омывая теплообменные трубы 5. Нагрев питательной воды до температуры насыщения происходит внутри экономайзерного участка 7, а испарение - в испарительном участке 6 трубного пучка 4 теплопередающей поверхности. Далее происходит сепарация пара, и осушенный пар поступает в коллектор пара (на чертеже не показано), а оттуда в паропровод.

Дополнительные элементы 11 для дросселирования потока теплоносителя II контура со стороны коллектора подвода 2 теплоносителя I контура обеспечивают существенное гидравлическое сопротивление значительно больше, чем сопротивление при продольном течении в межтрубном пространстве, что позволяет направить основную часть потока в сторону от коллектора подвода 2 теплоносителя I контура и обеспечить наиболее эффективную противоточную схему движения теплоносителя. Часть потока проходит сквозь дополнительные элементы 11 для дросселирования, расположенные возле коллектора отвода 3, благодаря чему обеспечивается отсутствие застойных зон, ведущих к возникновению локальных зон кипения и загрязнению трубного пучка 4, а также минимальное воздействие холодной питательной воды.

При анализе уровня техники не обнаружено технических решений, имеющих признаки, сходные с предлагаемым изобретением.

Предлагаемая конструкция парогенератора позволяет повысить надежность и тепловую эффективность парогенератора.

1. Парогенератор, содержащий корпус с коллекторами подвода и отвода теплоносителя I контура, трубный пучок, набранный из теплообменных труб, снабженный элементами дистанционирования и разделенный на испарительный и экономайзерный участки, патрубок для подачи питательной воды, отличающийся тем, что шаги теплообменных труб по вертикали и горизонтали в экономайзерном участке выполнены меньше чем в испарительном участке.

2. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что снабжен камерой для раздачи питательной воды, охватывающей трубный пучок с трех сторон по периферии и ограниченной элементами дистанционирования теплообменных труб по длине трубного пучка и соединенной с патрубком подачи питательной воды.

3. Парогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что элементы дистанционирования трубного пучка экономайзерного участка со стороны коллекторов отвода, подвода теплоносителя первого контура снабжены дополнительными элементами для дросселирования.

Похожие патенты:

Модуль парогенератора // 2301373

Изобретение относится к конструкционным элементам теплообменных аппаратов. .

Парогенератор // 2263845

Изобретение относится к ядерным энергетическим установкам, а более конкретно - к парогенераторам атомных электростанций. .

Способ работы парогенератора блока атомной электростанции // 2250411

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на атомных электростанциях в двухконтурных ядерных энергетических установках с водо-водяным энергетическим реактором с водой под давлением и ядерной паропроизводящей установкой, разделенной на несколько самостоятельных циркуляционных контуров (петель), для повышения надежности работы парогенератора за счет эффективного удаления шлама.

Способ работы парогенератора с горизонтальным пучком труб ядерной паропроизводящей установки энергетического блока атомной электростанции // 2228488

Парогенератор // 2224948

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в парогенераторах атомных электростанций. .

Парогенератор // 2219433

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано в установках с водо-водяными энергетическими реакторами. .

Парогенератор // 2197682

Парогенератор // 2196272

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в установках с водо-водяными энергетическими реакторами. .

Парогенератор // 2169881

Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано в теплообменном оборудовании атомных энергетических установок. .

Парогенератор для интегральных ядерных реакторов // 2153709

Парогенератор // 2383813

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в прямоточных вертикальных парогенераторах модульного типа, работающих в режиме переменных нагрузок

Парогенератор // 2383814

Изобретение относится к энергетике и может использоваться на парогенераторах с жидкометаллическим теплоносителем

Парогенераторная установка одноконтурной атомной электростанции // 2493482

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при создании одноконтурных атомных электростанций с принудительной циркуляцией и водоводяным энергетическим реактором. Сущность изобретения: парогенераторная установка одноконтурной атомной электростанции содержит реактор, участок нагрева воды, участок перегрева пара, турбину, электрогенератор, конденсатор, конденсатный насос, циркуляционный насос, блок подачи добавочной воды, вихревой парогенератор, подключенный на входе к участку нагрева воды, с подачей ее в перегретом состоянии, а на выходе - к трубопроводу участка перегрева пара. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности парогенераторной установки, а также возможности работать как в земных условиях, так и в условиях невесомости. Задавая определенные параметры жидкости на входе в вихревой парогенератор, скорость всплытия паровых пузырей в камере закручивания можно увеличить, как минимум, в несколько раз, тем самым повысить удельный паросъем с единицы поверхности зеркала испарения, что, в свою очередь, позволит снизить габариты парогенераторной установки. Перенос процесса частичного испарения воды из зоны нагрева в ядерном реакторе в зону закрученной жидкости вихревого парогенератора позволяет избавиться от пульсаций расхода в зоне нагрева жидкости, что способствует увеличению надежности работы установки. 1 ил.

Способ генерации пара // 2506493

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения пара в различных отраслях промышленности. Способ генерации пара в жаротрубном котле со сквозными вертикальными трубами для потоков горячего твердого теплоносителя заключается в том, что горячий сыпучий теплоноситель в виде нагретого циркулирующего потока извлекают из источника тепла, например топки с псевдоожиженным слоем сыпучего материала, и через распределитель, расположенный над котлом, подают на расширенные входы сквозных вертикальных труб с образованием нисходящих гравитационных течений в тепловом контакте со стенками труб. Гравитационные течения твердых теплоносителей обеспечивают высокие коэффициенты теплоотдачи от твердых теплоносителей к стенкам труб и высокие тепловые потоки к воде в котле. Сужающиеся к выходу трубы, вследствие внутреннего перемешивания сыпучего твердого теплоносителя, создают равномерное распределение температуры теплоносителя по сечению трубы. Суженные выходы труб в нижней части котла соединяют с регулятором расхода твердого теплоносителя типа шибера. Такое выполнение позволит повысить коэффициент теплоотдачи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Парогенератор // 2540207

Изобретение относится к области использования атомной энергетики, в частности к системе паровыделения в проектах серийной реакторной установки ВВЭР-1000. Парогенератор содержит горизонтальный корпус с коллекторами подвода и отвода теплоносителя и трубный пучок, набранный из горизонтально расположенных U-образных теплообменных трубок и снабженный устройством дистанционирования в виде профильных и плоских металлических полос. Теплообменные трубки уложены в профильные металлические полосы устройства дистанционирования и закреплены своими концами в коллекторах. При этом теплообменные трубки в местах укладки на профильные металлические полосы устройства дистанционирования изолированы от них посредством использования диэлектрических втулок, а профильные и плоские металлические полосы устройства дистанционирования изолированы между собой через диэлектрические прокладки. Диэлектрические втулки и диэлектрические прокладки могут быть выполнены из полимерных композиционных материалов. Техническим результатом изобретения является увеличение рабочего ресурса парогенератора путем устранения останова реакторной установки по причине образования накоплений хлоридов, возникновения коррозионных трещин в теплообменных трубках, повышение безопасной эксплуатации реакторной установки. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Горизонтальный парогенератор // 2546934

Изобретение относится к энергетике, в частности к парогенераторам, которые могут быть использованы в ядерных энергетических установках. Сущность изобретения заключается в том, что в парогенераторе на каждом днище корпуса выполнены коллекторные камеры подвода и отвода греющего теплоносителя, причем часть труб теплообменной поверхности подключена к коллекторным камерам подвода и отвода греющего теплоносителя, расположенным на одном днище, а другая часть - соответственно на втором днище, образуя секции, кроме того по высоте теплообменные трубы размещены слоями с чередованием по секциям так, что слои «горячих» или «холодных» ветвей одной секции размещены между слоями «холодных» или «горячих» ветвей другой секции. Выполнение парогенератора предложенным образом позволяет выравнять нагрузку зеркала испарения, что обеспечивает получение требуемых параметров по влажности вырабатываемого пара, повысить надежность и тепловую эффективность работы парогенератора. 6 ил.

Парогенераторная установка // 2568032

Изобретение относится к области энергетики, а именно к парогенераторной установке, которая может быть использована при создании двухконтурных атомных электростанций с принудительной циркуляцией. Парогенераторная установка содержит ядерный реактор, блок нагрева воды, насос, вихревой парогенератор, турбину, электрогенератор, конденсатор, конденсатный насос, циркуляционный насос, блок подачи добавочной воды, дополнительные парогенераторы, подкачивающие насосы, паропровод, биологический защитный элемент, при этом каждый из вихревых парогенераторов имеет одинаковое конструктивное выполнение и включает цилиндрическую входную камеру, имеющую входной тангенциальный канал, центральную полость, диффузор, дроссель и выходную камеру. Причем каждый из подкачивающих насосов установлен перед каждым дополнительным вихревым парогенератором и соединяет выход предыдущего вихревого парогенератора со входом последующего, а все вихревые парогенераторы соединены между собой последовательно и каждый из них имеет одинаковое конструктивное исполнение, при этом выход последнего дополнительного вихревого парогенератора соединен со входом циркуляционного насоса. 1 ил.

Коллектор теплоносителя парогенератора с u-образными трубами горизонтального теплообменного пучка и способ его изготовления // 2570964

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в горизонтальных парогенераторах атомных электростанций (АЭС) с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР). Заявлен коллектор теплоносителя первого контура парогенератора с U-образными трубами горизонтального теплообменного пучка, выполненный в виде сварного толстостенного сосуда, имеющего перфорированную среднюю цилиндрическую часть, выполненную с возможностью установки и закрепления в ней пучка U-образных теплообменных труб, которые сформированы в пакеты и разделены в пучке вертикальными межтрубными коридорами, нижнюю цилиндрическую часть, выполненную с возможностью сварного соединения с патрубком корпуса парогенератора, и верхнюю цилиндрическую часть с коническим переходом к фланцевому соединению люка с крышкой. Наружный диаметр Dкол коллектора первого контура в средней части выбран из заданного соотношения шага между теплообменными трубами, ширины коридора теплообменного пучка, наружного диаметра теплообменных труб, количества труб в горизонтальном ряду, минимального радиуса изгиба труб в теплообменном пучке. При этом отверстия для закрепления теплообменных труб размещены на средней цилиндрической части коллектора в шахматной компоновке. Технический результат изобретения заключается в обеспечении прочности перемычек стенки коллектора между отверстиями для закрепления теплообменных труб и герметичности соединения теплообменных труб с коллектором при том, что наружная поверхность перфорированной части коллектора наиболее эффективно используется для заведения труб в него. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Горизонтальный парогенератор атомной электростанции и способ его сборки // 2570992

Изобретение относится к парогенераторам, в частности к горизонтальным парогенераторам для атомных электростанций с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР). Заявлен горизонтальный парогенератор атомной электростанции, содержащий цилиндрический корпус, два эллиптических днища, по меньшей мере один патрубок подвода питательной воды и отвода пара, входной коллектор и выходной коллектор, а также присоединенный к указанным коллекторам пучок теплообменных труб, причем количество Nтр теплообменных труб в пучке выбрано в заявленной зависимости от наружного диаметра dтp теплообменной трубы, причем величина зазора между соседними теплообменными трубами в вертикальном направлении не превышает величину вертикального шага между теплообменными трубами в пучке. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности теплопередачи в объеме парогенератора с одновременным ограничением количества и максимальной длины теплообменных труб, что позволяет использовать трубы, освоенные промышленностью. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Горизонтальный парогенератор для реакторной установки с водо-водяным энергетическим реактором и реакторная установка с указанным парогенератором // 2583324

Изобретение относится к энергетике, в частности к горизонтальным парогенераторам для атомных электростанций с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР) и к реакторной установке с ВВЭР и горизонтальным парогенератором. Реакторная установка с ВВЭР с горизонтальным парогенератором включает в себя ядерный реактор с четырьмя циркуляционными петлями, каждая из которых содержит парогенератор с горизонтальным пучком теплообменных труб, разделенных на пакеты межтрубными коридорами и соединенных с коллекторами теплоносителя первого контура внутри цилиндрического корпуса с эллиптическими днищами, главный циркуляционный насос, а также главный циркуляционный трубопровод теплоносителя первого контура. Внутренний диаметр корпуса Dкорп, расстояние S между осями коллекторов теплоносителя первого контура в поперечном направлении и длина парогенератора Lк по внутренним поверхностям эллиптических днищ выбраны из указанных соотношений. При этом угол α изгиба теплообменных труб и расстояние Δ выбраны из диапазонов: 90°≤α≤150° и 300 мм≤Δ≤1000 мм. Изобретение повышает интенсивность теплопередачи, надежность и долговечность парогенератора. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 10 ил.