Устройство сброса пара для ядерной энергетической установки

Группа изобретений относится ядерной энергетике, в частности к ядерным энергетическим установкам. Устройство сброса пара для ядерной энергетической установки выполнено с возможностью установки в обводном трубопроводе, проходящем от бойлера к конденсатору, и содержит удлиненный коллекторный резервуар, содержащий средство для приема пара, проходящий горизонтально и содержащий верхнюю перфорированную диафрагму и противолежащую нижнюю перфорированную диафрагму, расположенные на соответствующих верхней и нижней частях на стенке коллекторного резервуара, узел внешних экранирующих пластин, частично окружающий указанный резервуар, содержащий верхнюю пластину и нижнюю пластину и ограничивающий боковые отверстия для пара. Имеется также конденсатор ядерной энергетической установки. Группа изобретений позволяет обеспечить оптимальную эффективность с точки зрения надлежащего направления пара в конденсатор и исключить повреждения горловины конденсатора вследствие вибрации и/или теплового расширения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится в целом к ядерной энергетической установке и в частности к устройству сброса пара и конденсатору для ядерной энергетической установки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как хорошо известно, в энергетической установке устройство сброса пара обычно расположено ниже по потоку от обводного трубопровода, выполненного между бойлером и конденсатором. Такой обводной трубопровод требуется, например, во время операций запуска или выключения установки, когда пар имеет высокое содержание воды, которая может повредить лопатки турбины.

Соответственно, обводная система турбины обеспечивает возможность запуска турбины и быстрого снижения нагрузки турбины, в том числе выключения турбины, без остановки реактора или срабатывания разгрузочного клапана. Функция диффузоров сбросного пара заключается в снижении давления сбросного пара в ступенях и охлаждении перегретого пара перед его поступлением в конденсатор.

Для этого устройство сброса пара обеспечивает возможность введения пара в конденсатор, осуществляя снижение значений его температуры и давления.

В целом устройство сброса пара содержит резервуар, содержащий средства для уменьшения давления и температуры пара и для его эффективного направления в конденсатор.

В патентной публикации США №6189871, как показано на фиг. 1, раскрыт частичный внешний монтаж устройства 1 сброса пара, расположенного на обводном трубопроводе, соединяющем бойлер с конденсатором 9. В частности, устройство 1 содержит первую перфорированную диафрагму 3, охлаждающую камеру 4 и вторую перфорированную диафрагму 8.

Вторая диафрагма 8 камеры 4 выступает в горловину 7 конденсатора 9.

В патентной публикации Японии №61285386, как показано на фиг. 2, раскрыто устройство сброса пара с частично внешним монтажом, выполненное в виде двойной конструкции, содержащей распылительные сопла, расположенные на поверхности стенки указанного устройства.

Наконец, в патентной публикации Японии №57049004 раскрыто устройство сброса пара, показанное на фиг. 3 и имеющее конфигурацию, нацеленную на предотвращение внутренней защиты цилиндрического корпуса конденсатора, возникающей вследствие притока обводного пара, при этом в обводной впускной трубе турбины расположено охлаждающее средство в виде двойной трубной конструкции около открытого конца конденсатора обводной трубы турбины.

Однако решения, описанные выше, все же не обеспечивают оптимальной эффективности с точки зрения надлежащего направления пара в конденсатор без повреждений горловины конденсатора вследствие вибрации и/или теплового расширения и большого потока в ядерных энергетических установках.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является решение вышеуказанных технических проблем путем создания устройства сброса пара, по существу описанного в независимом п. 1 формулы изобретения.

Кроме того, еще одной целью данного изобретения является создание конденсатора, описанного в зависимом п. 9 формулы изобретения.

Согласно одному аспекту изобретения эта цель достигается с помощью устройства сброса пара для ядерной энергетической установки, выполненного с возможностью установки в обводном трубопроводе, проходящем от бойлера к конденсатору, и содержащего удлиненный коллекторный резервуар, содержащий средство для приема пара, проходящий горизонтально и содержащий верхнюю перфорированную диафрагму и противолежащую нижнюю перфорированную диафрагму, расположенные на соответствующих частях на стенке резервуара, при этом устройство также содержит узел внешних экранирующих пластин, который частично окружает коллекторный резервуар, содержит верхнюю пластину и нижнюю пластину и ограничивает боковые отверстия для пара.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения верхняя перфорированная диафрагма имеет большую площадь, чем нижняя перфорированная диафрагма.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения отношение площадей верхней диафрагмы и нижней диафрагмы находится в диапазоне от 1 (площади равны друг другу) до 1,4 (площадь верхней диафрагмы на 40% больше площади нижней диафрагмы).

Более предпочтительно, указанное отношение по существо равно 1,2.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения коллекторный резервуар содержит пару последовательных отдельных верхних перфорированных диафрагм, расположенных вдоль верхней части боковой стенки резервуара, и пару последовательных отдельных нижних перфорированных диафрагм, расположенных вдоль нижней части стенки.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения коллекторный резервуар содержит эллиптические оконечные головки на обоих концах.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения средство для приема пара содержит один или более впусков для пара, расположенных на одной эллиптической головке, направленной вверх, выполненных с возможностью присоединения к паропроводной трубе и содержащих полусферическую головку с отверстиями.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения устройство сброса пара также содержит распылительные сопла, расположенные вдоль узла экранирующих пластин.

Согласно предпочтительному аспекту изобретения устройство сброса пара содержит скользящие опорные стойки для обеспечения возможности продольного перемещения резервуара на поддерживающей конструкции.

Согласно другому аспекту изобретения предложен конденсатор для ядерной энергетической установки, содержащий одно или более устройств сброса пара согласно данному изобретению, каждое из которых расположено внутри конденсатора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Цели, преимущества и другие особенности данного изобретения станут более очевидны при прочтении нижеприведенного неограничивающего описания предпочтительных вариантов его выполнения, приведенных только для примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера позиций могут использоваться для обозначения одинаковых элементов и на которых:

фиг. 1-3 изображают различные конфигурации устройств сброса пара согласно уровню техники,

фиг. 4 изображает вид сбоку коллекторного резервуара, образующего часть устройства сброса пара согласно данному изобретению,

фиг. 5 изображает виды сверху и снизу коллекторного резервуара, показанного на фиг. 4,

фиг. 6 изображает вид в аксонометрии узла экранирующих пластин, окружающего коллекторный резервуар, показанный на фиг. 4 и 5,

фиг. 7 и 8 изображают соответственно вид сбоку и в аксонометрии конденсатора согласно данному изобретению.

Ниже приведено подробное описание предпочтительного и неограничивающего варианта выполнения со ссылкой на вышеуказанные чертежи.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 4 изображен вид сбоку коллекторного резервуара 3, который образует часть устройства сброса пара согласно данному изобретению (не показано на чертеже). Резервуар 3 выполнен с возможностью установки вдоль обводного трубопровода (не показан), проходящего от бойлера к конденсатору, и, в частности, предназначен для охлаждения пара, отводимого от бойлера к конденсатору без выделения тепла в турбине с совершением полезной работы. Такой обводной трубопровод может использоваться, как указано выше, во время запуска или выключения установки или в случае, когда при нормальной работе может возникнуть проблема с турбиной, требующая прохождения пара в обход ступени турбины.

Более конкретно, резервуар 3 имеет удлиненную форму и проходит горизонтально внутри поддерживающей конструкции (не показана). Предпочтительно резервуар 3 имеет по существу цилиндрическую форму и содержит эллиптические оконечные головки 31, 32 на обоих концах. У головки 31, направленной вверх, расположено средство 14 для приема пара, предпочтительно выполненное в виде впуска 14 для пара. В предпочтительном и неограничивающем варианте выполнения, описанном в данном документе, коллекторный резервуар содержит четыре впуска 14 (на фиг. 4 видны только два впуска), однако должно быть понятно, что впусков 14 может быть только один или более. Каждый впуск 14 выполнен с возможностью присоединения к паропроводной трубе (не показана) обводного трубопровода. Горячий пар, достигающий резервуара 3, проходит через первую камеру 60, имеющую сходящиеся внешние стенки, и затем попадает во вторую камеру 70, имеющую стенку 8. Охлаждающая камера 70 содержит верхнюю перфорированную диафрагму 41 и противолежащую нижнюю перфорированную диафрагму 51, расположенные на соответствующих верхней и нижней частях 6, 7 стенки 8. Предпочтительно резервуар 3 содержит дополнительную верхнюю перфорированную диафрагму 42, расположенную на верхней части 6 стенки 8 и выполненную последовательно с диафрагмой 41 и отдельно от нее. Аналогичным образом, резервуар 3 содержит дополнительную нижнюю перфорированную диафрагму 52, расположенную на нижней части 7 стенки 8 и выполненную последовательно с диафрагмой 51 и отдельно от нее. Верхняя и нижняя диафрагмы 42 и 52 расположены напротив друг друга таким же образом, как и диафрагмы 41 и 51.

Пар, достигающий второй камеры 70, удаляется из резервуара 3 через перфорированные диафрагмы, то есть вдоль вертикального направления, показанного стрелками F.

На фиг. 5 изображен (в верхней части) вид сверху и (в нижней части) вид снизу коллекторного резервуара 3.

На виде сверху видны верхние перфорированные диафрагмы 41 и 42, которые расположены на верхней части 6 стенки 8 резервуара 3.

На виде снизу видны нижние перфорированные диафрагмы 51 и 52, которые расположены на нижней части 7 стенки 8 резервуара 3.

В частности, было обнаружено, что исключительно высокая эффективность процесса охлаждения пара может быть достигнута, когда верхние диафрагмы 41 и 42 имеют большую площадь, чем соответствующие нижние диафрагмы 51 и 52. В частности, было обнаружено, что максимальная эффективность достигается при отношении 1,2 между площадями противолежащих верхних и нижних диафрагм 41, 51 и 42, 52, то есть когда площадь верхней диафрагмы на 20% больше площади нижней диафрагмы. Однако важные полезные эффекты также достигаются, когда указанное отношение находится в диапазоне от 1 до 1,4.

Перфорированные диафрагмы могут быть образованы пластиной, в которой просверлены отверстия и за которой давление пара может падать при выходе пара из резервуара 3.

В соответствии с видом снизу, изображенным на фиг. 5, каждый впуск 14 содержит полусферическую головку 16 с отверстиями, через которую пар направляется при поступлении в первую охлаждающую камеру 60.

Головки 16 в первой камере 60 могут рассматриваться как первичная ступень отверстий, тогда как перфорированные диафрагмы 41, 42, 51, 52, расположенные на стенке 8 во второй камере 70, могут рассматриваться как вторичная ступень отверстий резервуара.

На фиг. 6 показан узел 9 внешних экранирующих пластин, который образует часть устройства сброса пара согласно изобретению (не показано полностью) и частично окружает коллекторный резервуар, показанный на фиг. 4 и 5.

Узел 9 содержит верхнюю пластину 10, нижнюю пластину 11 и противолежащие закрывающие пластины 80 и ограничивает боковые отверстия 12 для пара. Резервуар расположен внутри узла экранирующих пластин, и пар после прохождения через верхние и нижние перфорированные диафрагмы достигает верхней и нижней пластин 10, 11 узла 9. Затем он отклоняется узлом экранирующих пластин в направлении боковых сторон и достигает конденсатора через отверстия 12. Кроме того, для дополнительного усовершенствования процесса охлаждения вдоль верхней и нижней пластин 10 и 11 могут быть расположены распылительные сопла. Более конкретно, согласно предпочтительному и неограничивающему варианту выполнения внутри верхней и нижней пластин 10, 11 расположены четыре трубы (не показаны): две трубы внутри верхней пластины 10 и две - внутри нижней пластины 11. На конце они закрыты фланцевой заглушкой, прикрепленной болтами. Вдоль каждой трубы на равных расстояниях расположены распылительные сопла для впрыска конденсата в основной пар, поступающий из вторичной ступени отверстий коллекторного резервуара.

На фиг. 7 и 8 изображены соответственно вид сбоку и в аксонометрии конденсатора 2, более конкретно, его внутренней конструкции, которая содержит первичное устройство 100 сброса пара и вторичное устройство 200 сброса пара. В частности, первичное устройство 100 может использоваться во время нормальной работы энергетической установки в случае необходимости обхода ступени турбины, тогда как вторичное устройство 200 может использоваться во время запуска и/или выключения оборудования. Однако следует понимать, что первичное и вторичное устройства сброса пара эквивалентны друг другу, за исключением того что первое устройство может принимать и обрабатывать больший поток пара по сравнению со вторым устройством. Кроме того, следует понимать, что конденсатор 2 может быть снабжен только одним устройством сброса пара согласно изобретению. Первичное и вторичное устройства 100 и 200 расположены внутри конденсатора 2.

Ниже сделана ссылка на первичное устройство 100, однако следует понимать, что то же самое описание при внесении соответствующих изменений применимо к вторичному устройству 200.

Пар достигает устройства 100 с помощью впускных труб 15, проходящих через стенку конденсатора, поступает в коллекторный резервуар 3 и затем выпускается внутри конденсатора через боковые отверстия, ограниченные узлом 9 экранирующих пластин, окружающим резервуар 3.

Кроме того, устройство сброса пара преимущественно содержит скользящие опорные стойки 20 для обеспечения возможности продольного перемещения (вследствие теплового расширения и сокращения) резервуара 3 на поддерживающей конструкции 17 с одновременным блокированием вертикального перемещения. Предпочтительно к люку на боковой стороне коллекторного резервуара прикреплена болтами смотровая крышка.

Несмотря на то что изобретение подробно описано выше только в связи с ограниченным числом вариантов выполнения, должно быть понятно, что изобретение не ограничено этими описанными вариантами и может быть модифицировано с включением любого количества вариантов, изменений, замен или эквивалентных устройств, не описанных выше, но соответствующих идее и объему изобретения. Кроме того, несмотря на то что выше приведено описание различных вариантов выполнения изобретения, следует понимать, что аспекты изобретения могут охватывать только некоторые из описанных вариантов. Соответственно, изобретение не должно считаться ограниченным вышеприведенным описанием и ограничено только объемом прилагаемой формулы изобретения.

1. Устройство (100, 200) сброса пара для ядерной энергетической установки, выполненное с возможностью установки в обводном трубопроводе, проходящем от бойлера к конденсатору (2), и содержащее

удлиненный коллекторный резервуар (3), содержащий средство (14) для приема пара, проходящий горизонтально и содержащий верхнюю перфорированную диафрагму (41) и противолежащую нижнюю перфорированную диафрагму (51), расположенные на соответствующих верхней и нижней частях (6, 7) на стенке (8) коллекторного резервуара (3),

узел (9) внешних экранирующих пластин, частично окружающий указанный резервуар (3), содержащий верхнюю пластину (10) и нижнюю пластину (11) и ограничивающий боковые отверстия (12) для пара.

2. Устройство (100, 200) по п. 1, в котором верхняя перфорированная диафрагма (41) имеет большую площадь, чем нижняя перфорированная диафрагма (51).

3. Устройство (100, 200) по п. 2, в котором отношение площадей верхней перфорированной диафрагмы (41) и нижней перфорированной диафрагмы (51) находится в диапазоне от 1 до 1,4.

4. Устройство (100, 200) по п. 3, в котором указанное соотношение по существу равно 1,2.

5. Устройство (100, 200) по п. 1, содержащее пару последовательных отдельных верхних перфорированных диафрагм (41, 42), расположенных вдоль верхней части (6) стенки (8), и пару последовательных отдельных нижних перфорированных диафрагм (51, 52), расположенных вдоль нижней части (7) стенки (8).

6. Устройство (100, 200) по п. 1, в котором коллекторный резервуар (3) содержит эллиптические оконечные головки (31, 32) на обоих концах.

7. Устройство (100, 200) по п. 6, в котором средство (14) для приема пара содержит впуск (14) для пара, расположенный на одной эллиптической головке (31), направленной вверх, выполненный с возможностью присоединения к паропроводной трубе (15) и содержащий полусферическую диафрагму (16) с отверстиями.

8. Устройство (100, 200) по п. 1, содержащее распылительные сопла, расположенные вдоль узла (9) экранирующих пластин.

9. Устройство (100, 200) по любому из пп. 1-8, содержащее скользящие опорные стойки (20) для обеспечения возможности продольного перемещения коллекторного резервуара (3) на поддерживающей конструкции (17).

10. Конденсатор (2) ядерной энергетической установки, отличающийся тем, что он содержит одно или более устройств (100, 200) по любому из пп. 1-9, каждое из которых расположено внутри конденсатора (2).