BR112017028635B1

BR112017028635B1 - Gerador de vapor

Info

Publication number: BR112017028635B1
Application number: BR112017028635-1A
Authority: BR
Inventors: Dmitriy Aleksandrovich Lakhov; Andrey Alekseevich Gritsenko
Original assignee: Joint Stock Company ''experimental And Design Organization ''gidropress'' Awarded The Order Of The Red Banner Of Labour And Czsr Order Of Labour''; Joint Stock Company ''science And Innovations'' (''s
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2022-06-14
Also published as: EA036242B1; WO2017007371A2; EA201800093A1; EP3321577A4; EP3321577A2; US20180195712A1; MY192102A; CA2990585A1; RU2015126931A; CA2990585C; UA124493C2; US10627103B2; RU2616431C2; KR20180051444A; CN108027134A; BR112017028635B8; JP2018537641A; ZA201708700B; BR112017028635A2; WO2017007371A3

Abstract

A invenção pertence à indústria de energia nuclear e, mais especificamente, aos geradores de vapor das centrais nucleares. O objetivo da presente invenção é criar um gerador de vapor que permite fornecer a remoção de um reator de uma alta potência térmica, aumentar a fiabilidade, reduzir as características específicas do peso e dimensão, e melhorar os indicadores técnico-económicos do gerador de vapor, em comparação com o protótipo conhecido. O resultado técnico da invenção proposta consiste em reduzir a irregularidade térmica e hidráulica no gerador de vapor, melhorar a capacidade de enchimento do gerador de vapor por tubos de permuta de calor, organizar a parte economizadora da superfície de permuta de calor no gerador de vapor, reduzir a concentração de impurezas corrosivas na área de solda do circuito primário para o corpo horizontal. Para resolver a tarefa no gerador de vapor que possui um corpo horizontal, um coletor de entrada e saída do circuito primário, tubos de permuta de calor e dispositivo de distribuição de água de alimentação, propõe-se colocar os tubos de permuta de calor do gerador de vapor verticalmente e os coletores de entrada e saída do circuito primário horizontalmente. Além disso, propõe-se equipar o gerador (...).

Description

[0001] A invenção pertence à indústria de energia nuclear e, mais especificamente, aos geradores de vapor das centrais nucleares.

[0002] O gerador de vapor, que contem um corpo horizontal, tubo de comunicação de entrada do circuito primário, tubo de comunicação de saída do circuito primário, tubos de permuta de calor, dispositivo de distribuição de água de alimentação, dispositivo de separação, feito na forma de uma adufa ou prato de receção de vapor, dispositivo de suporte de permuta de calor, placa oca imersa. (Lukasevich B. I., Trunov N. B., Dragunov Yu. G., Davidenko S. E. Geradores de vapor de reatores VVER de centrais nucleares. Moscovo: IKC "Akademkniga", 2004, pp. 70-86. Este gerador de vapor é selecionado como o protótipo para a solução proposta.

[0003] Este gerador de vapor tem desvantagens na sua estrutura, a primeira das quais diz respeito ao gerador de vapor que possui uma grande distribuição desigual do fluxo de calor, que passa através da superfície condicionada do nível de água no gerador de vapor, chamado de espelho de evaporação. Esta desvantagem resulta numa diferença significativa da geração de vapor sobre a área do espelho de evaporação do gerador, e não permite que a criação de geradores de vapor com as estruturas acima mencionadas, calculada segundo a remoção de calor de alta potência.

[0004] A segunda desvantagem do gerador de vapor também está associada à irregularidade da geração de vapor no gerador e consiste no facto de que a quantidade de vapor fornecido para o preenchimento dos tubos de permuta de calor, está preenchido de forma não otimizada, como consequência, as características de peso e dimensão específicas do gerador de vapor também não são as ideais.

[0005] A terceira desvantagem do gerador de vapor também está associada à irregularidade da geração de vapor e consiste no facto de que a água de alimentação, que entra através no gerador através do dispositivo de distribuição de água de alimentação, é servida na área do gerador de vapor, que contem a quantidade de vapor suficiente para o aquecimento intensivo da água até à temperatura de saturação devido à condensação do vapor. Como resultado, o gerador de vapor não pode organizar uma secção da superfície de permuta de calor, com o aumento da pressão da temperatura e a redução da metalicidade, ou o aumento da pressão gerada pelo vapor.

[0006] O objetivo da presente invenção é criar um gerador de vapor que permite fornecer a remoção de um reator de uma alta potência térmica, aumentar a fiabilidade, reduzir as características específicas do peso e dimensão, e melhorar os indicadores técnico-económicos do gerador de vapor, em comparação com o protótipo conhecido.

[0007] O resultado técnico da invenção proposta consiste em reduzir a irregularidade térmica e hidráulica no gerador de vapor, melhorar a capacidade de enchimento do gerador de vapor por tubos de permuta de calor, organizar a parte economizadora da superfície de permuta de calor no gerador de vapor, reduzir a concentração de impurezas corrosivas na área de solda do circuito primário para o corpo horizontal.

[0008] Para resolver a tarefa no gerador de vapor que possui um corpo horizontal, um coletor de entrada e saída do circuito primário, tubos de permuta de calor e dispositivo de distribuição de água de alimentação, propõe- se colocar os tubos de permuta de calor do gerador de vapor verticalmente e os coletores de entrada e saída do circuito primário horizontalmente.

[0009] Propõe-se, também, equipar o gerador de vapor com mais do que um coletor de entrada e saída do circuito primário, por exemplo com dois.

[0010] Também se propõe uma opção na qual o dispositivo de distribuição de água de alimentação está localizado abaixo dos tubos de permuta de calor do gerador de vapor.

[0011] A essência da solução técnica associada está ilustrada nas figuras, onde:

[0012] na fig. 1 ilustra-se a secção longitudinal do gerador de vapor;

[0013] na fig. 2 ilustra-se a secção transversal do gerador de vapor;

[0014] na fig. 3 ilustra-se a secção longitudinal do gerador de vapor com dois coletores de saída do primeiro circuito;

[0015] na fig. 4 ilustra-se dispositivo de distribuição de água de alimentação situado abaixo dos tubos de permuta de calor.

[0016] O gerador de vapor é um dispositivo com um único corpo horizontal de permuta de calor, com a superfície de permuta de calor imersa sob o nível da água e possui os componentes ilustrados nas seguintes figuras: corpo horizontal 1, entrada 2 coletor do primeiro circuito, saída 3 do coletor do primeiro circuito (um ou mais), tubos de permuta de calor 4, que formam a superfície de permuta de calor acima mencionada do gerador de vapor e que são formadas nos pacote superior 5 e inferior 6 dos tubos de permuta de calor 4, dispositivo de distribuição de água de alimentação 7, que pode estar localizado tanto acima como abaixo dos tubos de permuta de calor 4, dispositivo de suporte dos tubos de permuta de calor 8, um ou mais tubos de saída de vapor 9.

[0017] O projeto do gerador de vapor baseia-se no seguinte princípio de operação. O aquecimento no reator de refrigeração (água) é alimentado na entrada 2 do coletor de circuito primário. A partir da entrada 2 do coletor de circuito primário, o refrigerante entra nos tubos de permuta de calor 4 e move-se neles, transmitindo o seu calor através da parede dos tubos de permuta de calor 4 para a água da caldeira e é coletado na saída 3 do circuito primário (ou de vários coletores). A partir da saída 3 do coletor de circuito primário, o refrigerante volta para o reator com a ajuda da bomba de circulação (não ilustrada no desenho). O corpo horizontal 1 do gerador de vapor contem é preenchido com água da caldeira até um certo nível que é mantido constante durante o seu uso. A água de alimentação é bombeada no gerador de vapor através do dispositivo de distribuição 7 da água de alimentação. Se o dispositivo de distribuição 7 de água de alimentação estiver localizado acima dos tubos de permuta de calor 4, a água de alimentação flui para fora, mistura-se com a água da caldeira e aquece até a temperatura de saturação, condensando, assim, a quantidade excessiva de vapor gerada pela superfície de permuta de calor do gerador de vapor. Se o dispositivo 7 de distribuição de água de alimentação se encontrar abaixo dos tubos de permuta de calor de tubos de 4, como mostrado na fig.4, a água de alimentação flui para no espaço entre os tubos de permuta de calor 4 e aquece até à temperatura de saturação devido ao calor fornecido pelo refrigerador.

[0018] O calor transferido do refrigerante é consumido na evaporação da água da caldeira e na formação de vapor no espaço entre os tubos do gerador de vapor. O vapor produzido sobe e atinge o dispositivo de separação do gerador de vapor, por exemplo, a placa de distribuição 9. Em seguida, é retirado do gerador de vapor através de pelo menos uma saída de vapor 10. O vapor produzido pelo gerador de vapor é usado no ciclo tecnológico do poder de vapor da geração de energia.

[0019] O uso da entrada horizontal 2 e da saída 3 dos coletores do primários e o alojamento dos tubos de permuta de calor 4 verticalmente permite reduzir a quantidade de tubos de permuta de calor 4 na parte superior 5 e inferior 6 dos pacotes dos tubos 4 verticalmente, em comparação com o protótipo conhecido. Então, a vaporização intensiva ocorre somente na superfície da permuta de calor de um dos pacotes de tubos da parte superior 5 ou inferior 6, uma vez que em metade dos tubos de permuta de calor 4, na secção transversal do gerador de vapor circula o refrigerante quente e, no outro, já arrefecido devido ao retorno de calor à água da caldeira. Este padrão é observado em qualquer secção transversal do gerador de vapor. De secção em secção muda a proporção entre a quantidade de vapor de água na parte superior 5 e inferior a 6 dos pacotes de tubos de permuta de calor 4. A quantidade total de vapor gerado nesta secção transversal do gerador de vapor permanece praticamente constante, independentemente de onde essa secção transversal é feita. Assim se atinge o resultado técnico: a redução da irregularidade térmica e hidráulica no gerador de vapor. Como consequência, quando o gerador de vapor é dimensionado e a sua superfície de permuta de calor aumenta, no gerador não são formadas zonas com alta intensidade de geração de vapor, o que permite projetar um gerador de vapor com capacidade de dissipar calor de alta potência. Isso também permite aplicar configurações mais densas de tubos de permuta de calor na estrutura do gerador a vapor 4, em comparação com o protótipo, pois devido à equalização da geração de vapor sobre a área do espelho de evaporação do gerador de vapor e à redução do número de tubos de permuta de calor 4, pela altura do pacote superior 5, o teor de vapor local também diminui no espaço entre os tubos do gerador de vapor. A disposição mais densa dos tubos de permuta de calor 4 no gerador de vapor permite melhorar a capacidade de enchimento dos tubos de permuta de calor 4 e reduzir as dimensões de peso específicas do gerador de vapor.

[0020] A utilização no gerador de vapor de pelo menos dois coletores de saída 3 do primeiro circuito permite aumentar o número de condutas que fornecem o refrigerante ao reator e de bombas que bombeiam o refrigerante do gerador de vapor para o reator. Isto reduz um pouco as características de peso específicas do gerador de vapor proposto, mas simplifica a tecnologia da sua montagem, reduz a potência necessária das bombas para transferir o refrigerante do gerador de vapor para o reator, contribui para a redução da desigualdade térmica hidráulica no reator, devido a um fornecimento mais uniforme do refrigerante ao longo da sua circunferência, e para uma maior fiabilidade.

[0021] A localização do dispositivo de distribuição 7 de água de alimentação abaixo dos tubos do permutador de calor 4 do gerador de vapor permite que a água de alimentação fria seja fornecida diretamente à superfície de permuta de calor do gerador de vapor, sem o seu aquecimento antes da saturação, devido à condensação do vapor gerado. Isso garante a redução da temperatura no espaço entre os tubos do pacote inferior 6 dos tubos de permuta de calor 4 do gerador de vapor. Como consequência, uma área de permuta de calor é formada no gerador de vapor, na qual a superfície de permuta de calor necessária aumenta e a superfície para transmissão de calor reduz. Isso permite reduzir a metalicidade do gerador de vapor, graças à redução da sua superfície de permuta de calor e à redução das dimensões do gerador de vapor, ou elevar a pressão do vapor produzido, mantendo o tamanho da superfície de permuta de calor. Ambos os resultados, finalmente, contribuem para melhorar o desempenho técnico e económico do gerador de vapor.

[0022] A disposição horizontal da entrada 2 e da saída 3 dos coletores de circuito primário permite transferir as soldas 11 dos coletores primários para o corpo horizontal 1 a partir da parte inferior do corpo horizontal 1, no qual se acumula o lodo durante o funcionamento, na sua parte lateral. Isso conduz à diminuição da concentração de impurezas corrosivas em torno das soldas acima mencionadas, à redução da probabilidade de corrosão e à melhoria da fiabilidade do gerador de vapor.

Claims

1 .Gerador de vapor compreendendo um corpo horizontal (1), um coletor de entrada (2) e saída (3) do circuito primário, tubos de permuta de calor (4), um dispositivo distribuição de água de alimentação (7), caracterizado por os tubos de permuta de calor (4) do gerador de vapor estarem dispostos em planos verticais e os coletores de entrada (2) e saída (3) do circuito primário estarem dispostos horizontalmente.

2 .Gerador de vapor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o gerador de vapor ser fornecido com pelo menos, dois coletores de saída (3) do circuito primário.

3 .Gerador de vapor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo distribuidor de água de alimentação (7) estar situado abaixo dos tubos de permuta de calor (4) do gerador de vapor.