CZ279408B6 - Zařízení na výrobu energie - Google Patents

Abstract

Energetické zařízení obsahuje zdroj (1) tepla, parní generátor (5), připojený k němu oběhovými potrubími (2) a (3) s oběhovým čerpadlem (4), přičemž zdroj tepla a parní generátor tvoří primární okruh uzavřený v bezpečnostním plášti (19), a vzduchový kondenzátor (8) spojený s parním generátorem (5) potrubími (9) a (10) a opatřený zařízením pro přívod vzduchu. Zařízení je podle vynálezu opatřeno hydraulickým zásobníkem (20) spojeným s primárním okruhem. Bezpečnostní plášť (19) je vytvořen jako tepelnně izolující. Potrubí (2) a (3) jsou uspořádána se sklonem ve směru od parního generátoru (5) ke zdroji (1) tepla.ŕ

Description

a opatřený zařízením pro přívod vzduchu. Zařízení Je dále opatřeno hydraulickým zásobníkem (20), spojeným s primárním okruhem. Bezpečnostní plášť (19) Je tepelnně izolovaný. Oběhová potrubí (2, 3) jsou uspořádána se sklonem ve směru od parního generátoru (5) ke zdroji (1) tepla.

(54) Název vynálezu:

Zařízení na výrobu energie (57) Anotace:

Zařízení obsahuje zdroj (1) tepla a parní generátor (5), připojený k němu oběhovými potrubími (2, 3) s oběhovým čerpadlem (4). Zdroj (1) tepla a parní generátor (5) tvoří primární okruh, uzavřený v bezpečnostním plášti (19). Zařízení dále obsahuje vzduchový kondenzátor (8), spojený s parním generátorem (5) potrubími (9, 10)

Á

Vynález se týká řízení průtoku média výkonových zařízení, zejména zařízení na výrobu energie.

Je známo energetické zařízení, které obsahuje primární okruh jako chladicí okruh se zdrojem tepla a parním generátorem, přičemž zdroj tepla je spojen pomocí oběhového potrubí s tepelným potrubím parního generátoru, a dále hydraulický akumulátor, spojený s primárním okruhem, přičemž tento je umístěn v bezpečnostním plášti, ve kterém je uspořádána soustava, určená k přivádění vody ke zdroji. Soustava je připojena přes první čerpadlo a chladicí tepelný výměník k bezpečnostnímu plášti a hydraulický akumulátor přes druhé nízkotlaké čerpadlo k zásobní nádrži na vodu. Uvedené energetické zařízení se vyznačuje nízkou bezpečností odvodu tepla při přerušeni chladicího potrubí v primárním okruhu, protože obsahuje aktivní konstrukční prvky, kterými jsou první čerpadlo a druhé nízkotlaké čerpadlo, které při úplném výpadku proudu elektrárny nefungují.

Je také známo energetické zařízení, které obsahuje primární okruh se zdrojem tepla a prvním generátorem v bezpečnostním plášti, které jsou spolu propojeny pomocí potrubí a oběhového čerpadla, a dále obsahuje vzdušný kondenzátor se zařízením pro přívod vzduchu, který je připojen k tepelnému potrubí parního generátoru, čímž je vytvořena soustava pro odvod tepla.

Při poruše chladicího potrubí v primárním okruhu tohoto energetického zařízení, například při prasknutí jednoho z oběhových potrubí, zůstává zdroj tepla nechlazen, což vede k jeho přehřátí. Uvedené energetické zařízení vykazuje tedy nízkou bezpečnost odvodu tepla při poruše chladicího potrubí v primárním okruhu nebo při výpadku zásobování energií, protože není zaručen žádný přívod chladicího média ke zdroji tepla s předem daným průtokem, není zabráněno vzniku netěsností chladicího okruhu a nepředpokládá se žádné zpětné vedení odchlazeného chladivá do zdroje tepla.

Úkolem vynálezu je vytvoření zařízení na výrobu energie s takovým konstrukčním uspořádáním, které dovoluje při poruše chladicího potrubí v chladicím okruhu a při výpadku proudu přivádění chladivá v předem určeném množství ke zdroji tepla, zabraňuje netěsnostem chladicího okruhu a umožňuje zpětné vedení ochlazeného chladivá ke zdroji tepla, čímž se zvýší bezpečnost odvodu tepla z chladicího okruhu.

Stanovený úkol je řešen zařízením na výrobu energie, které obsahuje zdroj tepla a parní generátor, připojený k němu oběhovým potrubím s oběhovým čerpadlem, přičemž zdroj tepla a parní generátor tvoři primární okruh, umístěný v bezpečnostním plášti, a vzduchový kondenzátor, spojený potrubími s parním generátorem a opatřený zařízením pro přívod vzduchu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřeno hydraulickým zásobníkem, spojeným s primárním okruhem, přičemž bezpečnostní plášť je tepelně izolovaný a oběhová potrubí jsou provedena se sklonem ve směru od parního generátoru ke zdroji tepla. Zásobování energetického zařízení z hydraulického zásobníku, spojeného s primárním okruhem, umožňuje přídavné přivádění, .chladivá ke zdroji tepla bezpečnostním pláštěm při ztrátě chladivá netěsnostmi okruhu, čímž se vyrovná únik chladivá a zajisti se ochrana zdroje tepla

-1CZ 279408 B6 před přehřátím. Provedení pláště s tepelnou izolací vede k tomu, že pára, tvořící se na jeho stěnách, nekondenzuje, takže se tlak v plášti zvyšuje. V primárním okruhu klesne tlak vlivem netěsnosti. Jakmile tlak pláště převýší tlak v primárním okruhu o stanovenou hodnotu, ustane odtok chladivá primárního okruhu a porušené místo v potrubí primárního okruhu se hydraulicky uzavře, takže díky objemu chladivá, nashromážděného v hydraulickém zásobníku, je zajištěn bezpečný odvod tepla z tepelného zdroje. Nakloněné provedení potrubí ve směru od parního generátoru ke zdroji tepla zajišťuje oběh páry ve směru od zdroje tepla k parnímu generátoru, kde tato pára kondenzuje, a směrování ochlazeného chladivá primárního okruhu zpět do zdroje tepla. Tím se zajistí chlazení zdroje tepla při výpadku proudu u zařízení, zásobujícího zařízení na výrobu energie.

Je účelné, je-li hydraulický zásobník vybaven, uvnitř umístěnou, děrovanou vložkou. Vybavení zásobníku touto, svisle uspořádanou, děrovanou vložkou, kterou je zásobník spojen s primárním okruhem, umožňuje zmenšení průtoku vody z hydraulického zásobníku do primárního okruhu podle předem stanoveného pravidla, že protékající množství má klesat s časem úměrně s vytékáním chladivá z primárního okruhu při poruše chladicího potrubí a s poklesem tepelného výkonu tepelného zdroje.

Podle vynálezu je umožněno vyrovnávání unikajícího chladivá, čímž je zajištěna ochrana zdroje tepla před přehřátím. Vynález umožňuje zvýšení bezpečnosti odvádění tepla při poruše chladicího potrubí v primárním okruhu a při výpadku proudu energetického zařízení. Zařízeni podle vynálezu umožňuje ochlazení tepelného zdroje bez použití přídavných zdrojů elektrické energie, což zajišťuje vysokou bezpečnost odvodu tepla z energetického zařízení, a tím se zvyšuje i bezpečnost provozu atomové elektrárny. Při porušení chladicího okruhu s nakloněným potrubím, nacházejícího se uvnitř tepelně izolovaného bezpečnostního pláště, se tedy zabrání úniku tepla z chladicího okruhu přivedením chladivá s předem stanoveným průtokem do zdroje tepla, potom ochlazené chladicí médium vede zpět do zdroje tepla.

Vynález bude dále blíže objasněn na konkrétním příkladu provedení podle připojeného výkresu, kde je znázorněno blokové schéma zařízeni podle vynálezu.

Zařízení na výrobu energie obsahuje primární okruh se zdrojem 1 tepla, kterým je v tomto případě jaderný reaktor jaderné elektrárny. Zdroj χ tepla je prvním oběhovým potrubím 2. a druhým oběhovým potrubím 2 s oběhovým čerpadlem 4 spojen s parním generátorem 5, tvořeným vertikálními sběrači 6 a svazkem výměníkových trubek 7. Výměníkové trubky 2 jsou nakloněny ve směru od středu, parního generátoru 5 ke sběračům 6. Zařízení obsahuje také vzduchový kondenzátor 8 se zařízením pro přívod vzduchu, který je spojen za účelem vytvoření soustavy pasivního odvádění tepla parním potrubím 9 a- kondenzátovým potrubím 10 s tepelnou trubkou parního generátoru 5. Vzduchový kondenzátor 2 přitom leží nad parním generátorem 5. Zařízení pro přívod vzduchu je provedeno v podobě vzduchové trubky 11, která je opatřena šoupátkem 22 s pohonem X2· Pohon 13 sestává z pístu 14 s pružinou 15 a tažné tyče 16 a je spojen propojovacím potrubím 22/ opatřeným elektromagnetickým ventilem 18 , s kondenzátovým potrubím 10.

-2CZ 279408 B6

Primární okruh je umístěn v tepelně izolovaném bezpečnostním plášti 19 a má první oběhové potrubí 2 ^a druhé oběhové potrubí 2, která jsou skloněna ve směru od parního generátoru 5 ke zdroji tepla.

Energetické zařízení obsahuje také hydraulický zásobník 20, který je spojen přívodním potrubím 21 přídavného chladivá s primárním okruhem a plynovým potrubím 22 se zdrojem 23 stlačeného plynu. Plynové potrubí 22 je opatřeno redukčním ventilem 24 za účelem udržení požadovaného tlaku v hydraulickém zásobníku 20 ve výchozím stavu a přívodní potrubí 21 je opatřeno zpětným ventilem 25. V hydraulickém zásobníku 20 je koaxiálně uspořádána děrovaná vložka 26 , jejíž dutinou je hydraulický zásobník 20 spojen s primárním okruhem. Děrovaná vložka 26 je děrována tak, že průměry otvorů se odshora dolů zmenšují. V kondenzátovém potrubí 10 je uspořádán zpětný ventil 27. .Parní potrubí 9 je připojeno k přívodnímu potrubí 28 turbíny, ve kterém je před turbínou 29. zařazen uzavírací ventil 30. Turbína 29 je spojena s parním generátorem 5 výfukovým potrubím 21· Hydraulický zásobník 20 je naplněn přídavným chladivém 32.

Zařízení podle vynálezu pracuje následovně. Za normálních provozních podmínek proudí druhým oběhovým potrubím 2 tekuté chladivo do zdroje 1 tepla, kde se ohřívá a dále proudí prvním oběhovým potrubím 2 do parního generátoru 5, kde se ochladí. Přitom se v parním generátoru páry 5 vytváří pára, která proudí parním potrubím 9 a přívodním potrubím 28 s uzavíracím ventilem 30 do turbíny 29.· Z turbíny 29 se odvádí voda do parního generátoru 5 výfukovým potrubím 21· Zpětné ventily 25 a 27 a jsou uzavřeny. Elektromagnetický ventil 18 je také uzavřen a šoupátko 12. je v uzavřeném stavu. Při netěsnosti primárního okruhu energetického zařízení, například při prasknutí druhého oběhového potrubí 2, vytéká chladivo netěsným místem pod bezpečnostní plášť 19 a tam vře. Přitom výtokem chladivá klesá tlak v primárním okruhu, zatím co tlak v dutině bezpečnostního pláště 19 roste, protože se vyvíjí pára. Tlak v bezpečnostním plášti 19 stoupá proto, že tento je proveden s tepelnou izolací a na jeho stěnách nedochází ke kondenzaci páry. Jakmile se tlak v dutině bezpečnostního pláště 19 vyrovná s tlakem v primárním okruhu nebo je vyšší, přestane vytékat chladivo z druhého oběhového potrubí 2 ^a trhlina v druhém oběhové potrubí 2 se hydraulicky uzavře. Jakmile se primární okruh stane netěsným, uzavře se uzavírací ventil 30 v parním potrubí 28 a také výfukové potrubí 31 se odpojí od turbíny 29. Ventily 27 a 18 v potrubích 10 a 17 se otevřou. Po otevření elektromagnetického ventilu 18 proudí kondenzát propojovacím potrubím 17 do pohonu 12- Přitom píst 14 stlačí pružinu 15 a pomocí tažné tyče 16 se otevře šoupátko 12., čímž se umožní průtok chladicího vzduchu zvenčí vzduchovou trubkou 11. Pára proudí parním potrubím do vzduchového kondenzátoru 8, kde kondenzuje a přitom předá své teplo vzduchu, zatímco kondenzát se dostane potrubím 10 do parního generátoru 5. Vzduchový kondenzátor 8 je uspořádán v takové výši, která umožňuje přirozené proudění páry nebo kondenzátu tímto vzduchovým kondenzátorem 8 takovou oběhovou rychlostí, která je potřebná k odvádění předem daného množství tepla z parního generátoru 5. Vzduch proudí ve vzduchové trubce 11 přirozeným tahem. Ihned po vzniku netěsnosti primárního okruhu začíná tedy pasivní odvod tepla do okolního vzduchu z parního generátoru 5 přes vzduchový kondenzátor 8. Po vzniku netěsnosti primár-3CZ 279408 B6 <7 ního okruhu, jakmile tlak v něm klesne na požadovanou hodnotu, otevře se zpětný ventil 25 přívodního potrubí 21 a přídavné chladivo 32 z hydraulického zásobníku 20 začne proudit do primárního okruhu, čímž se zabrání úniku chladivá v místě netěsnosti a přehřátí zdroje 1 tepla. Přitom poklesne hladina vody v zásobníku 20. Tím, že se průměr otvorů děrované vložky 26 ve směru shora dolů zmenšuje, klesá s časem i průtočné množství vody z hydraulického zásobníku 20 podle předem daného pravidla, což zabezpečuje stálé ponoření aktivní zóny reaktoru v chladivu. Při poklesu tlaku primárního okruhu chladivo po vzniku netěsnosti vře, zatímco po hydraulickém uzavření netěsnosti druhého oběhového potrubí 2 začíná chladivo obíhat pouze v prvním oběhovém potrubí 2, ve formě páry je tlačeno ze zdroje 1 tepla do parního generátoru 5, kde kondenzuje a ve formě kondenzátu se vede zpět do zdroje 1 tepla, kde vře v důsledku převzetí tepla z aktivní zóny. Taková cirkulace chladivá je možná proto, že potrubí je skloněno ve směru od parního generátoru 5 ke zdroji 1 tepla. Je nutné podotknout, že nevznikne-li trhlina v druhém oběhovém potrubí 3., jak tomu bylo v uvedeném příkladě, ale v prvním oběhovém potrubí 2, nastane popsaná cirkulace páry nebo kondenzátu chladivá primárního okruhu analogicky, jak bylo popsáno shora.

Provedení tepelně-izolačního bezpečnostního pláště 19 tedy zajišťuje překročení tlaku chladivá v primárním okruhu tlakem v dutině pláště, což vede k hydraulickému uzavření trhliny a k udržení chladivá. Hydraulický zásobník 20 přitom zajišťuje stálé ponoření aktivní zóny zdroje 1 tepla v chladivu a vyrovnávání uniklého chladivá, než se netěsnost hydraulicky uzavře. Sklon oběhových potrubí 2 a 3. ve směru ke zdroji 1 tepla zajišťuje přirozenou cirkulaci chladivá primárního okruhu mezi zdrojem 1 tepla a parním generátorem 5, přičemž se teplo odváděné ze zdroje 1 tepla předává přes vzduchový kondenzátor 8 do okolního vzduchu. V takovém provozu může energetické zařízení pracovat libovolně dlouho, než se ukončí vývin tepla ve zdroji 1 tepla. V průběhu takového odvádění tepla z energetického zařízení tlak v primárním okruhu klesá, takže pára z pod bezpečnostního pláště 19 je odsávána z části do primárního okruhu, což snižuje tlak pod bezpečnostním pláštěm 19, který však zůstává vyšší než tlak v přívodním okruhu a hydraulická uzávěra netěsnosti v místě trhliny tedy zůstává zachována. Tak, jak se snižuje energetický výkon zdroje 1 tepla, snižuje se tlak v primárním okruhu a v ochranném bezpečnostním plášti 19. Energetické zařízení přechází na provoz trvalého pasivního chlazení. Pasivita chlazení určuje vysokou bezpečnost odvádění tepla z energetického zařízení při poruše chladicího potrubí v primárním okruhu.

Vynález tedy umožňuje vyloučit výtok chladivá z chladicího okruhu při poruše chladicího potrubí v chladicím okruhu přívodem chladivá předem daného průtoku ke zdroji tepla a přivádět chladivo zpět ke zdroji tepla a zvýšit tak bezpečnost energetického zařízení v případě výpadku proudu.

Vynález může být využit jak v tepelných, tak v jaderných elektrárnách.

-4CZ 279408 B6

Claims (2)

1. PATENTOVÉ' NÁROKY

   1. Zařízení na výrobu energie, které obsahuje zdroj tepla a parní generátor, připojený ke zdroji tepla oběhovými potrubími s oběhovým čerpadlem, přičemž zdroj tepla a parní generátor tvoří primární okruh, uspořádaný v bezpečnostním plášti, a vzduchový kondenzátor, spojený s parním generátorem potrubími a opatřený zařízením pro přívod vzduchu, vyznačující se tím, že je opatřeno hydraulickým zásobníkem (20), spojeným s primárním okruhem, bezpečnostní plášť (19) je tepelně izolovaný a oběhová potrubí (2, 3) jsou uspořádána se sklonem ve směru od parního generátoru (5) ke zdroji (1) tepla.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že hydraulický zásobník (20) je opatřen děrovanou vložkou (26), uspořádanou uvnitř něho.