ES2294502T3 - Vasija de presion de reactor de un reactor de agua en ebullicion y procedimiento para la separacion de vapor-agua en una vasija de presion de un reactor de agua en ebullicion. - Google Patents
Vasija de presion de reactor de un reactor de agua en ebullicion y procedimiento para la separacion de vapor-agua en una vasija de presion de un reactor de agua en ebullicion. Download PDFInfo
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Abstract
Vasija de presión de reactor (2) de un reactor de agua en ebullición en el que encima del núcleo del reactor (6) está previsto un dispositivo separador (10) para efectuar la separación de vapor-agua y donde entre el núcleo del reactor (6) y el dispositivo separador (10) existe una cámara de flujo (8) en la cual está situado un elemento de construcción de forma anular (18) mediante el cual primeramente se reduce el área de la sección de flujo y a continuación se vuelve a ampliar, presentando el elemento de construcción (18) una zona de paso (20) central que define la sección de flujo, caracterizada porque solamente en una zona de espacio situada a continuación de la zona de paso central (20) en el sentido de flujo está situado un dispositivo de ciclón (24), estando el dispositivo de ciclón (24) rodeado en forma anular por un dispositivo secador (26).
Description
Vasija de presión de reactor de un reactor de
agua en ebullición y procedimiento para la separación de
vapor-agua en una vasija de presión de un reactor de
agua en ebullición.
La invención se refiere a una vasija de presión
de reactor de un reactor de agua en ebullición en el que encima de
un núcleo del reactor está previsto un dispositivo separador para
efectuar la separación de vapor-agua. La invención
se refiere además a un procedimiento para la separación de
vapor-agua en una vasija de presión de reactor de
este tipo.
En un reactor de agua en ebullición se calienta
en la vasija de presión del reactor el agua de refrigeración que
fluye a través del núcleo del reactor. El agua de refrigeración pasa
entonces parcialmente a la fase de vapor por lo que del núcleo del
reactor sale una mezcla de vapor y agua. Antes de que se conduzca el
vapor a una turbina de vapor para generar energía eléctrica se
separa el vapor del agua sirviéndose del dispositivo de
separación.
Del documento WO 9/08287 se deduce un
dispositivo separador de esta clase, que presenta una pluralidad de
separadores que se apoyan sobre un enrejado superior del núcleo del
reactor, de modo que la mezcla de vapor-agua que
fluye del núcleo del reactor se introduce inmediatamente en los
separadores. En el sentido de flujo y después de los separadores
están dispuestos secadores a continuación de los distintos
separadores, que presentan unas chapas de impacto o chapas
deflectoras. Dentro del separador se le imparte a la mezcla de
vapor-agua una rotación a modo de un ciclón, de
manera que las partículas de agua pesadas se acumulan en la parte
exterior y el vapor pobre en agua en la zona central. El vapor
pobre en agua se conduce a continuación a los secadores y a la
salida de éstos presenta únicamente una proporción residual de masa
de agua del 0,01% al 0,02%.
En el reactor de agua en ebullición del
documento 5 857 006 está dispuesta entre el dispositivo separador y
el núcleo del reactor 04739153 una chimenea cilíndrica cuya sección
se estrecha y luego se vuelve a ampliar. Por encima del dispositivo
separador hay un dispositivo secador.
Debido a la separación de
vapor-agua necesaria en un reactor de agua en
ebullición en el interior de la vasija de presión del reactor con
la disposición en dos etapas a base de un dispositivo de ciclón o
dispositivo separador y un dispositivo secador dispuesto a
continuación de éstos en el sentido de flujo, se necesita en
conjunto una altura de construcción muy grande para la vasija de
presión del reactor y por lo tanto también de la contención de
seguridad dentro de la que está situada la vasija de presión del
reactor. Debido al alto nivel de seguridad de la contención de
seguridad y de la vasija de presión del reactor, la gran altura de
construcción lleva consigo también unos costes considerables.
La invención se plantea como objetivo
posibilitar una vasija de presión del reactor con altura de
construcción reducida.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención mediante una vasija de presión del reactor según la
reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 5.
Dado que debido a la separación previa en las
zonas del borde ya hay una mezcla pobre en agua está previsto que
solamente haya un dispositivo separador o de ciclón en la zona
central. En éste tiene lugar la separación de la mezcla rica en
agua en la forma usual mediante la formación de un flujo helicoidal
o de rotación, de manera que en el respectivo ciclón o separador se
forma un anillo de líquido circulante que rodea una zona central de
vapor pobre en agua. El agua del anillo de líquido permanece en la
vasija de presión del reactor mientras que la zona de vapor pobre
en agua se conduce a una turbina de vapor después de una etapa
adicional de separación. Para esto el dispositivo de ciclón puede
presentar varios ciclones. La utilización de los ciclones solamente
en una zona parcial central da lugar a unos costes reducidos.
En el espacio anular que rodea el dispositivo de
ciclones situado en el centro está situado un dispositivo secador.
Dado que en las zonas del borde y debido a la separación previa ya
hay una mezcla pobre en agua basta en esta zona del borde con
disponer únicamente un dispositivo separador que puede comprender
varios separadores. Por lo tanto en esta zona del borde no se
necesita una separación en dos etapas mediante un ciclón previo y
un secado dispuesto a continuación. La primera etapa de separación
se consigue más bien por la separación previa debida al aumento de
sección antes del dispositivo separador.
Con vistas a la reducción de altura de
construcción deseada para la vasija de presión del reactor resulta
especialmente ventajoso que el dispositivo secador esté situado
exclusivamente al lado del dispositivo de ciclón, y que la mezcla
de vapor-agua que salga del ciclón se conduzca a
través del dispositivo secador situado en el borde. Con esta
configuración no está previsto por lo tanto ningún otro secador
encima del dispositivo de ciclón. Por lo tanto la altura de
construcción de la vasija de presión del reactor viene determinada
por ejemplo por la cota superior del dispositivo de ciclón.
Con vistas a lograr una separación especialmente
eficaz, el dispositivo secador comprende preferentemente una
primera unidad secadora para la mezcla de vapor-agua
que sale del dispositivo de ciclón y una segunda unidad secadora
para la restante mezcla de vapor-agua que fluye de
la zona de paso a las zonas del borde. Gracias a estas medidas y
mediante un diseño diferenciado de las dos unidades secadoras se
pueden tener en cuenta diferencias en la proporción de agua de la
mezcla con el fin de conseguir una tasa de separación lo más alta
posible.
Por este motivo, la primera unidad secadora está
situada convenientemente entre el dispositivo de ciclón y la
segunda unidad secadora. A la primera unidad secadora se le
introduce especialmente la mezcla que sale del dispositivo de
ciclón, pasando por unas chapas deflectoras adecuadas. Después de
salir del dispositivo secador el vapor que entonces está seco fluye
hacia una tubuladura de salida de vapor, a la cual va conectada
durante el funcionamiento una conducción de vapor que conduce a una
turbina.
Un ejemplo de realización de la invención se
describe a continuación con mayor detalle sirviéndose del único
dibujo que muestra una representación simplificada de una vasija de
presión de un reactor de agua en ebullición.
La vasija de presión del reactor 2 se extiende a
lo largo de una dirección longitudinal 4. En el tercio inferior
está situado un núcleo del reactor 6, a continuación del cual hay
una cámara de flujo 8 y a continuación a su vez un dispositivo
separador 10. Durante el funcionamiento del reactor se alimenta agua
de refrigeración W a través de unas bombas de recirculación de
refrigerante desde una zona exterior periférica 14 al núcleo del
reactor 6 dispuesto centralmente, atraviesa éste y abandona el
núcleo del reactor 6 en forma de mezcla de
vapor-agua G. La mezcla G pasa a través del
dispositivo separador 10 y sale de éste en forma de vapor seco D en
dirección hacia una tubuladura de salida de vapor 16.
En la cámara de flujo 8 está situado un elemento
de construcción 8 de forma anular con una zona de paso central 20.
Desde el núcleo del reactor 6 el paso 20 se va estrechando de forma
continua en dirección longitudinal 4, especialmente en forma
constante. El elemento de construcción anular 18 está realizado en
esta zona por ejemplo estrechándose en forma de cono. De este modo
se va reduciendo constantemente el área de la sección de flujo. El
área máxima de la sección de flujo corresponde aproximadamente al
área de la sección interior de una envolvente del núcleo que rodea
la superficie situada dentro de las zonas periféricas exteriores 14.
Esta área máxima de la sección de flujo se reduce en la zona del
paso 20 a un área mínima de sección de paso. Después de la zona de
paso 20 el área de la sección de flujo vuelve a ensanchase
bruscamente hasta el área máxima de las sección de flujo.
Debido al súbito ensanchamiento de la sección
tiene lugar una primera separación de fases entre el agua y el
vapor, donde debido a la mayor inercia de las partículas pesadas de
agua éstas siguen en menor grado la brusca variación de sección que
las partes de vapor ligeras y por lo tanto con menor inercia. Antes
de que la mezcla G entre en el dispositivo separador 10 se ha
realizado por lo tanto ya una primera separación de fases, donde en
la zona central contigua a la zona de paso 20 hay una mezcla rica en
agua y en la zona periférica 22 una mezcla pobre en agua. Esta
primera separación de fases debido a la diferencia de inercias se
aprovecha en el sentido de que los componentes subsiguientes del
dispositivo de separación 10 están adaptados a estas condiciones
diferentes. Concretamente se ha previsto únicamente un dispositivo
de ciclón 24 en la zona central, que está rodeada en forma anular
por un dispositivo secador 26. Este último presenta una primera
unidad secadora 28 así como una segunda unidad secadora 30 que
encierra la primera unidad secadora 28 entre ella y el dispositivo
de ciclón 24.
Debido a la separación previa, la mezcla G
situada en la zona periférica 22 ya está suficientemente seca, por
lo que en este punto ya no se necesita un ciclón. Aquí se consigue
un secado suficiente del vapor exclusivamente por la disposición
del dispositivo secador 26. Tanto el dispositivo secador 26 como el
dispositivo de ciclón 24 pueden presentar una pluralidad de
distintos secadores o ciclones. Esto mismo también es aplicable a la
primera y segunda unidad secadora 28, 30 que también pueden estar
formadas por una pluralidad de secadores individuales. Después de
atravesar la segunda unidad secadora 30 el vapor seco pasa
directamente a la tubuladura de salida de vapor 16.
La mezcla G que atraviesa el dispositivo de
ciclón 24 se conduce por el lado de salida en el extremo superior
del dispositivo de ciclón 24 mediante una chapa deflectora 32 en
sentido contrario al sentido longitudinal, y se conduce al primer
dispositivo secador 28 a través de un orificio de entrada 34. Aquí
se vuelve a desviar nuevamente la mezcla G y atraviesa la primera
unidad secadora 28 en la dirección longitudinal 4, saliendo de ésta
en forma de vapor seco D que junto con el vapor D que sale de la
segunda unidad secadora 30 se conduce a la tubuladura de salida de
vapor
16.
16.
La chapa deflectora 32 está realizada a modo de
un cilindro hueco que rodea al dispositivo de ciclón 24
concéntricamente dejando libre una vía de flujo 36. El dispositivo
secador 26 y el dispositivo de ciclón 24 tienen sus lados de salida
situados respectivamente a la misma altura. Para esto el dispositivo
de ciclón 24 así como la segunda unidad secadora 30 presentan
respectivamente una entrada para la mezcla G orientada hacia la
cámara de flujo 8. La entrada a la primera unidad secadora 28 tiene
lugar exclusivamente desde los lados de la vía de flujo 36 a través
del orificio de entrada 34. Tanto la vía de flujo 36 como la primera
unidad secadora 28 están cerrados hacia la cámara de flujo 8. En
lugar de esa versión cerrada, en una configuración alternativa, que
aquí no está representada, la vía de flujo 36 así como la primera
unidad secadora 28 están abiertos hacia la cámara de flujo 8, de
modo que la mezcla G que sale del dispositivo de ciclón 24 entra en
el dispositivo secador 26 a través de la cámara de flujo 8. Tampoco
es obligatorio que el dispositivo secador 26 esté subdividido en
diferentes unidades secadoras. La subdivisión sin embargo ofrece la
ventaja de que las distintas unidades secadoras 28, 30 están
ajustadas para diferentes contenidos de agua de las mezclas G que
las atraviesan, gracia a medidas de diseño adecuadas, por ejemplo
diferentes alturas de construcción. De este modo se asegura una
elevada tasa de separación. Dado que debido a la separación previa
en la cámara de flujo 8 la mezcla situada en la zona periférica 22
próxima a la zona periférica exterior 14 es la más seca, existe
además la posibilidad de proceder a otra diferenciación del
dispositivo secador 26, y prever por ejemplo una tercera unidad
secadora que esté prevista en el borde exterior para la mezcla G
que ya está considerablemente
seca.
seca.
Debido al ensanchamiento de sección
especialmente súbito en la cámara de flujo 8 se aprovecha
ventajosamente el comportamiento inerte diferenciado del agua y del
vapor para una primera separación de fases, de modo que los
componentes subsiguientes se adaptan a la separación previa. Lo
decisivo para esto es que ya solamente se precisa el dispositivo de
ciclón 24 en la zona central. De este modo queda un espacio de
construcción libre en el recinto anular que rodea al dispositivo de
ciclón 24, que se aprovecha para situar el dispositivo secador 26,
en particular por el hecho de que el dispositivo secador 26 está
dispuesto exclusivamente en este recinto anular junto al
dispositivo de ciclón 24. De este modo desaparece por lo tanto la
disposición usual hasta ahora del dispositivo secador 26 - visto en
dirección longitudinal 4 - arriba sobre el dispositivo de ciclón,
de modo que en conjunto se logra una reducción de la altura de
construcción de la vasija de presión del reactor.
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2
\tabulVasija de presión del reactor
4
\tabulDirección longitudinal
6
\tabulNúcleo del reactor
8
\tabulCámara de flujo
10
\tabulDispositivo separador
12
\tabulBomba de recirculación de refrigerante
14
\tabulZona periférica exterior
16
\tabulTubuladura de salida de vapor
18
\tabulElemento de construcción
20
\tabulZona de paso
22
\tabulZona periférica
24
\tabulDispositivo de ciclón
26
\tabulDispositivo secador
28
\tabulPrimera unidad secadora
30
\tabulSegunda unidad secadora
32
\tabulChapa deflectora
34
\tabulOrificio de entrada
36
\tabulVía del flujo
D
\tabulVapor
G
\tabulMezcla
W
\tabulAgua de refrigeración
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Claims (5)
1. Vasija de presión de reactor (2) de un
reactor de agua en ebullición en el que encima del núcleo del
reactor (6) está previsto un dispositivo separador (10) para
efectuar la separación de vapor-agua y donde entre
el núcleo del reactor (6) y el dispositivo separador (10) existe
una cámara de flujo (8) en la cual está situado un elemento de
construcción de forma anular (18) mediante el cual primeramente se
reduce el área de la sección de flujo y a continuación se vuelve a
ampliar, presentando el elemento de construcción (18) una zona de
paso (20) central que define la sección de flujo,
caracterizada porque solamente en una
zona de espacio situada a continuación de la zona de paso central
(20) en el sentido de flujo está situado un dispositivo de ciclón
(24), estando el dispositivo de ciclón (24) rodeado en forma anular
por un dispositivo secador (26).
2. Vasija de presión de reactor (2) según la
reivindicación 1, caracterizada porque por el lado de salida
del dispositivo de ciclón (24) y hacia una tubuladura de salida de
vapor (16) hay una vía de flujo (36) que pasa exclusivamente a
través del dispositivo secador (26).
3. Vasija de presión de reactor (2) según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo
secador (26) presenta una primera unidad secadora (28) para una
mezcla de vapor-agua (G) que sale del dispositivo
de ciclón y una segunda unidad secadora (30) para la restante mezcla
de vapor-agua (G).
4. Vasija de presión de reactor (2) según la
reivindicación 3, caracterizada porque la primera unidad
secadora (28) está dispuesta entre el dispositivo de ciclón (24) y
la segunda unidad secadora (30).
5. Procedimiento para la separación de
vapor-agua en una vasija de presión de reactor (2)
de un reactor de agua en ebullición, donde una mezcla de
vapor-agua (G) que sale de un núcleo del reactor (6)
se conduce a través de una cámara de flujo (8) con un área de
sección de flujo que primeramente se va reduciendo y a continuación
se vuelve a ampliar, a un dispositivo separador (10) donde en una
zona central de la cámara de flujo se forma una mezcla rica en agua
y en una zona periférica de la cámara de flujo una mezcla pobre en
agua,
caracterizado porque la mezcla de
vapor-agua (G) se conduce exclusivamente desde la
zona central de la cámara de flujo (8) a un dispositivo de ciclón
(24) subsiguiente y la mezcla de vapor-agua (G) de
la zona periférica de la cámara de flujo (8) se conduce a un
dispositivo secador (26) dispuesto en forma anular alrededor del
dispositivo de ciclón (24).
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