KR20200104215A - 방출 및 드레인 시스템이 있는 2중 회로 원자로 증기 발생 장치 - Google Patents

방출 및 드레인 시스템이 있는 2중 회로 원자로 증기 발생 장치 Download PDF

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KR20200104215A
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콘스탄틴 블라디미로비치 도로킨
안드레이 빅토로비치 쉐스타코프
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조인트 스탁 컴퍼니 “아톰에네르고프로엑트”
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Abstract

방출 및 배수 시스템을 갖춘 2중 회로 원자로의 증기 발생 유닛은 기존 방출 확장기가 없는 폐쇄 루프로 구현되며, 증기 발생기에서 작동 매체의 최대 압력을 위해 설계되었다. 방출수는 한 라인에 결합되어 재생 열교환기에서 냉각된 후 방출 및 드레인 애프터 쿨러에서 냉각되고 밀폐된 인클로저 뒤에서 배출된다. 밀폐된 인클로저 외부에서 증기 발생기(SG; steam generator) 내 작동 매체의 최대 압력을 위해 설계된 방출수 특수 수처리 시스템에 정제를 위해 공급된다. 세척 후 방출수는 밀폐된 인클로저로 돌아가고, 재생 열교환기를 통해 각 증기 발생기의 공급 라인으로 되돌아간다. 본 발명의 기술적 결과는 증기 발생기 방출수 유량의 증가로, 상당한 편차가 있어도 수화학적 체제의 정규화가 가속화되고 결과적으로 각 증기 발생기 및 증기 발생 플랜트의 서비스 수명이 증가하고, 기계실의 장비와의 통신 이 없기 때문에 시스템의 자율성을 갖춘 2차 회로로 정화된 방출수를 회수하기 위한 에너지 손실이 감소한다.

Description

방출 및 드레인 시스템이 있는 2중 회로 원자로 증기 발생 장치
본 발명은 에너지 분야에 관련되고 가압수형 원자를 갖는 원자력 발전소 및 수평 증기 발생기를 갖는 증기 발생 유닛에서 2 회로 원자력 장치에 사용될 수 있다.
본 발명에 대한 설명서는 다음과 같은 용어가 사용된다.
- "고온" 콜렉터: 원자로 1회로의 냉각제가 공급되는 증기 발생기의 콜렉터이다;
- "저온" 콜렉터: 증기 발생기에서 방출되고 주 순환 펌프의 라인에 공급되는 1회로 냉각제가 통과하는 콜렉터이다;
- 콜렉터 "주머니": 원자로 1 회로 콜렉터와 증기 발생기 바닥 내부 표면의 사이에 형성되어 방출 품질을 손상시키는 정체 영역이다;
- "고온" 바닥: "고온" 콜렉터의 쪽에 위치된 증기 발생기 바닥이다;
- "저온 바닥": "저온" 콜렉터의 쪽에 위치된 증기 발생기 바닥이다;
- "소금의" 영역: "저온"바닥으로부터 보일러 물에 가장 높은 농도의 용해된 염을 갖는 증기 발생기의 내부 부피의 영역이다;
- 특수 수처리: 이온 발생 형태의 부식 생성물 및 불순물로부터 증기 발생기의 방출수를 정화하도록 설계된 필터 시스템이다. 　
2회로 PWR원자로의 원자력 발전소는 원자로 섹션의 성공적인 기능을 위해서는 수많은 다양한 기술 시스템이 필요하다. 그 중에의 한 가지는 1 및 2 회로를 위한 증기 발생기이다. 그것은 한편으로는 원자로에 수용된 열로부터 증기를 발생 시키며, 이는 증기 터빈의 작동 유체로서 사용되어 전기를 생산한다. 다른 한편으로 지속적으로 원자로 노심에서 열제거를 제공한다. 증기 발생 장치 작동 시 그의 증기 발생 장치를 통해 1회로 냉각제를 펌핑된다. 그래서 본 장치에 대한 설계 및 작동에 대한 요구 사항이 엄격하다. 특히, 증기 발생 장치는 보호 쉘 (컨테이너) 내부에 배치되며, 견고성을 보장하기 위해 다양한 생산 라인의 컨테이너를 통한 침투 횟수를 최소화해야 한다.
특히, 원자력 발전소의 신뢰성은 2 회로의 수 화학 체제 (수화학)의 조직 수준에 달려 있다. 수화학의 위반은 증기 발생기의 조기 고장으로 이어질 수 있으며, 이는 증기 발생기 반응기의 기초, 즉 운영 안정성과 리소스를 크게 줄일 수 있다. 증기 발생기의 신뢰성 있고 안전한 작동을 보장하려면 보일러 물의 부식성 불순물 농도가 발생하는 파이프의 열교환 표면과 증기 발생기의 부피에서 침전물을 적시에 제거해야 한다. 동시에, 증기 발생기의 개별 구역에서 이러한 불순물의 높은 농도는 증기 발생기의 용접 조인트 및 전열관 부식 균열을 야기 할 수있다. 증기 발생기에서 원치 않는 불순물의 제거는 연속 및 주기적 송풍 뿐만 아니라 연속 및 주기적으로 수행되는 송풍에 의해 수행된다.
4 개의 동일한 증기 발생기를 포함하는 PWR 원자로-1000 반응기를 사용하는 증기 발생 장치가 있다. 그것은 열교환 표면이 잠긴 수평 단일 케이스 2 회로 열교환기이다. 증기 발생기는 수평 증기 수집기 및 급수 수집기에 연결된 수평 드럼 형태의 케이싱으로 구성되며 증기 발생기는 1 회로 냉각제의 공급 ( "고온") 및 방출 ( "저온") 수직 파이프 매니 폴드와 방출 니플이 있다. 증기 발생기 안에 염도 조건을 유지하기 위해서 지속적이고 간헐적인 방출 과정이 있다./Nigmatullin I.N., Nigmatullin B.I. 원자력 장치: 대학교 교과서, M., Energoatomizdat, 1986, p.120-122/.
원자로 장치의 기밀화 케이싱에 배치된 4개의 증기 발생기를 포함하고 방출 및 드레인 시스템이 있는 2 회로 원자로 증기 발생 장치가 있다. 그것은 하부 케이싱 생성기가 있는 수평 케이싱, "고온"및 "저온" 1 회로 열 콜렉터 및 스팀 발생기의 바닥 표면 사이에 주머니가 형성되고, 소금 색션, 스팀 수집기 및 방출 및 드레인 시스템을 포함한다. 1회로 냉각제가 "고온" 콜렉터에 공급된다. 냉각제는 증기 발생기에 있는 물에 열을 제공하고 냉각된 유체가 "저온" 콜렉터를 통해서 주 순환 펌프 라인에 공급된다. 증기 발생기는 급수가 공급된다. 건조된 증기는 증기 콜렉터에서 방출되고 이 후에 증기관으로 터빈으로 공급된다. 증기 발생기의 방출 시스템은 각 증기 발생기를 위한 개별 방출관으로 구성된다. 그것은 개별 증기 발생기를 서로 방출하는 효과를 배제하면서 독립적이며 지속적으로 방출하도록 설계되었다. 연속 방출 과정은 소금 영역에서 수행되며 주기적 방출 과정은"고온" 및 "저온" 콜렉터의 주머니에서 수행된다. 각 증기 발생기의 연속적 및 주기적 방출 콜렉터는 방출 확장기의 연결 파이프에 삽입될 때까지 기밀 볼륨과 별도로 분리하여 빼낸다. 각 증기 발생기는 별도의 드레인 배관으로 구성되며 드레인 배관과 연결되어 있다. 그 다음에 모든 증기 발생기의 드레인 배관은 한 드레인 분배기로 연결되어 있으며 기밀 볼륨 외부로 나간다. /B.I.Lukasevich, N.B. Trunov 및 기타. "원자력 발전소를 위한 PWR 원자로 증기 발생기", M.: IKC "Academkniga", 2004, p.83-86/.
상기의 증기 발생 장치의 단점은 방출 팽창기의 필요성으로, 탈기 매개 변수에 대한 압력 감소를 보장하는 동시에 팽창기에 공급된 부피를 2 회로로 반환하기 위한 에너지 손실을 증가시키고, 방출된 물 흐름이 부적절하다. 연속적 및 주기적 블로우 다운 컬렉터 및 배수 컬렉터의 밀폐 용량 제한 팽창기에서 증기가 배출되는 것은 탈기 장치의 증기 수집기로 이루어지고 정화된 방출된 물은 탈기 장치 또는 배출구로 확장되기 때문에 기계실과의 기술 연결 및 기계실 장비에 대한 시스템의 의존성 뿐만 아니라 견고함을 감소시킨다.
수화확 모드를 유지하고 물을 방출시키는 증기 발생기의 방출 및 드레인 시스템이 알려져 있다. http://www.stroitelstvo-new.ru/nasosy/paroturbinnaya-ustanovka.shtml).
이 시스템은 연속적 방출 주기적 방출의 합으로 작동하며 슬러지 및 부유 물질이 증기 발생기에서 제거된다.
방출된 물은 증기 발생기에서 팽창기로 공급되고 회생 방출 열교환기를 통해 애프터 쿨러 및 펌프 세정 시스템이 터빈 저압 히터에 공급된다. 증기 발생기의 물은 드레인 배관으로 드레인 저수조로 방출괸다. 그 다음에 저수조의 수위가 올라가면 정화 시설로 이동된다.
본 기술 결정의 단점은 방출 팽창기를 통해서 탈기 장치 파라미터에 대한 압력을 감소시킬 필요성이다. 그의 결과로 방출 팽창기에서 증기의 배출이 탈기 장치 증기 수집기로 수행되기 때문에, 방출 수량을 2 회로로 복귀시키기 위한 에너지 손실 증가, 기계실과의 기술 연결 및 시스템실 장비에 대한 시스템의 의존성 방출수의 흐름이 불충분 할뿐만 아니라 수화학의 정규화 시간을 증가시킨다.
청구된 발명에 의해 해결될 기술적 문제는 높은 작동 신뢰성 및 자원을 갖는 2 회로 원자로의 증기 발생 장치의 생성에 관한 것이다.
기술적인 결과는 방출수의 유량을 증가시키면서 방출수의 유량을 증가시킴으로써 방출수의 유량을 증가시키고 방출된 방출수를 제 2 회로로 복귀시키기 위한 에너지 손실을 감소시키고 증기 발생기 자율성을 보장함으로써 제 2 회로 수화학의 정규화 시간을 감소시키는 것으로 구성된다.
방출 및 드레인 시스템이 있는 2 회로 원자로 증기 발생 장치는 기밀 볼륨에 위치된 수평 케이싱의 4 개의 동일한 증기 발생기, 포켓 및 염용 색션이 있는 1회로 고온 및 저온 콜렉터로 구성되어 있다. 각 증기 발생기는 증기 콜렉터, 급수 공급관, 염용 색션 배관과 연결되어 있다. 그리고 상기 내용에 따라 기술 문제가 해결되어 기술 결과가 이루어진다. 이 경우, 각 증기 발생기의 모든 방출 배관 라인은 증기 발생기 방출의 단일 콜렉터로 결합되고,이어서 증기 발생기 방출의 공통 콜렉터에 통합되며, 이는 재생 열교환기의 인입에 연결된다. 배출관은 보호 밀폐된 양으로부터 배출된 냉각된 정화수의 배출관과 함께 방출 및 드레인 냉각기에 연결되고 증기 발생기의 정화된 방출수의 배출관과 함께 특별한 정수 시스템에 연결되어 정화 방출수의 적어도 하나의 펌프로 설치되는 배출관 라인이 보호 밀봉 체적에 삽입되고 재생 열교환기의 환형 공간의 입구에 연결되며, 그 출력은 각각의 증기 발생기의 공통 정화 된 정화수 공급관 라인 및 정화된 정화수 공급 파이프 라인을 통해 해당 증기 발생기의 급수 공급관 라인에 연결되고, 보호 밀봉된 부피를 떠난 후의 냉각 후 정화수 파이프 라인에는 배수 저수조에 연결된 증기 발생기의 배수를 위한 배수관이 제공된다.
증기 발생기의 정화된 방출수를 배출하는 배관에 3 개 펌프를 설치해야 한다. 그것은 주펌프, 예비펌프 및 수리 펌프이다.
방출 및 드레인 시스템이 있는 2 회로 원자로 증기 발생 장치의 간단한 도면에 따라 설명된다.
방출 및 드레인 시스템이 있는 2 회로 원자로 증기 발생 장치는 기밀 볼륨에 위치된 4 개의 동일한 증기 발생기(1)를 포함한다(나머지 3개의 발생기가 도면에 안 나와 있다). 증기 발생기는 하부 케이싱 발생기, 저온 (2) 및 고온 (3) 1회로 콜렉터가 있는 수평 케이싱과 그들과 증기 발생기의 바닥 표면 (도면에 도시되지 않음) 및 염용 색션(4) 사이에 포켓이 형성되고, 각각의 스팀 발생기는 증기 수집기 (5), 급수 공급관 (6)에 연결되고, 제 1, 2, 3 및 4 증기 발생기의 7, 8 및 9는 각각 하우징 (11)의 하부 생성기 및 1 회로 (12)의 수집기 (2 및 3)의 포켓으로부터 염 색션(10)으로 부터 배관 라인을 방출한다. 각 증기 발생기의 모든 방출관 라인은 각각 증기 발생기 13, 14, 15 및 16의 단일 방출 수집기로 결합되며, 이후 17 개의 증기 발생기 1의 공통 방출 수집기로 통합된다. 증기 발생기 (17)를 위한 공통 방출 매니 폴드는 재생 열교환 기(18)의 인입 부분에 연결되고, 배출관 (19)은 배출구(20)를 방출 및 냉각하기 위한 포스트 쿨러에 연결된다. 방출 및 냉각 배수구 (20) 냉각기의 예냉된 방출수(21)의 공급관은 보호 밀봉 체적(22) 외부로 배출되고 특수 수처리 시스템 (23)에 연결된다. 특수 정화 시설(23) 시스템의 증기 발생기(24)의 정화된 물을 방출 배관에 정화된 방출수 펌프(25)가 설치되어 있다. 그것은 주펌프, 예비펌프 및 수리 펌프가 있다. 그의 압력 라인 (26)은 보호 밀봉 체적(22) 외부로 도입되고 재생 열교환기 (18)의 환형 공간의 인입 부분에 연결되며, 그 출구는 정화된 방출수(27)의 공통 공급관 및 정화된 방출수(28, 29, 30 및 31)의 각각의 증기 배관을 통해 각각 연결된다. 해당 증기 발생기의 급수 파이프 라인 6, 7, 8 및 9이다. 보호 밀봉 체적 (22)이 경계를 벗어난 후의 냉각된 방출수 (21)의 배관 라인에는 모든 4 개의 증기 발생기 (32)의 배수를 위한 배수관이 장착되어 있고,이 배수관은 배수 저수조 (33)에 연결되어 있고 증기 발생기 (35)의 배수관으로 배출하기 위한 펌프(34)가 장착되어 있다.
발명의 구현
증기 발생 장치는 다음과 같이 작동된다. 1회로 냉각제는 각 증기 발생기(1)의 "고온" 콜렉터(3)로 공급되고 증기 발생기(1)의 물에 열을 배출한다. 그 다음에 "저온" 콜렉터(2)를 통해서 주 순환 펌프로 공급된다(도면에 표시되지 않음). 각 증기 발생기(1)는 급수 공급관(6,7,8 및9)으로 1 번, 2 번, 3번 및 4번 증기 발생기(1)로 급수를 공급시킨다. 건조된 증기는 각 증기 발생기(1)의 증기 콜렉터(5)에서 증기를 배출시킨다. 그 다음에 증기 배관으로 터빈으로 공급된다.
정화는 부식 제품, 염분 및 슬러지가 가장 많이 축적되는 장소에서 보일러 물의 일부를 지속적 및 주기적으로 철수하는 것으로 구성된다. 각각의 증기 발생기(1)의 염용 색션(4)으로 부터의 방출관 라인(10), 하우징의 하부 생성기로 부터의 방출관 라인 (11) 및 콜렉터(2 및 3)의 포켓으로 부터의 배관 라인 (12)을 통해, 연속 및 주기적 방출수의 흐름이 전환되고, 그 후에 연속 및 주기적 방출의 흐름이 단일 수집기로 결합되어 증기 발생기 (1)의 13, 14, 15 및 16을 정화된 후 증기 발생기(1)의 공통 수집기(17)에서 정화한다. 연속적 방출의 주요 흐름은 하우징의 "저온"바닥에 위치한 염용 색션 (4)으로 부터 방출관(10)을 통해 이루어진다. 증기 발생기의 주기적 방출은 염용 색션 (4)으로부터 그리고 하우징의 하부 생성기로부터의 방출관 라인 (11) 및 수집기 (2 및 3)의 포켓으로부터의 배관 라인 (12) 모두를 통해 수행된다. 정상적인 작동에서, 증기 발생기의 주기적 방출은 언제든지 4 개의 증기 발생기 중 하나의 비용을 증가시킴으로써 주기적으로 수행된다. 공통 콜렉터(17)를 통해서 방출 흐름은 재생의 열교환기(18) 배관으로 공급된다. 거기에 방출 흐름은 냉각되어 배출관(19)으로 통해서 방출 및 드레인 장치(20)의 애프터 쿨러로 공급된다. 그 다음에 예비 냉각된 방출수(21)의 배출관을 통해 특수 수 정화 시스템 (23)으로 이동한다. 특수 정화 시스템은 부식 생성물 및 용해 된 불순물에 대한 2 회로의 수화학 체제를 유지하면서 부식 생성물 및 이온 형태의 불순물로부터 정화시킨다. 증기 발생기의 정화된 방출수(24) 배출관에 설치된 정화된 방출수 펌프(25)는 압력 라인(26)을 따라 냉각되고 정화된 방출수를 재생의 열교환기(18)의 배관 사이에 공급한다. 여기서는 증기 발생기 (1)의 공통 콜렉터(17)를 통해 재생 열교환기 (18)의 배관으로 유입되는 방출수를 냉각시킴으로써 가열된다. 각 증기 발생기(1)의 정화된 방출수 공통 공급관(27)과 정화된 방출수 공급관(27,28,29,30 및 31)으로 배출되는 정화수는 보충수로 해당 증기 발생기의 급수관(6,7,8,9)으로 공급된다. 그리고 공급관으로(6,7,8,9) 급수가 공급된다.
드레인은 다음과 같이 진행된다. 정지된 증기 발생기(1)에서, 증기 발생기(1)의 작동 매체는 하우징의 하부 생성기로부터 방출관 라인(11)을 통해 그리고 배관 라인(12)을 콜렉터 (2 및 3)의 포켓으로부터, 단일 방출 콜렉터 (13) 및 증기 발생기를 방출하기위한 공통 콜렉터(17)를 통해 재생 열교환기(18)를 통해 그리고 배출 파이프 (19)를 통해 전환된다. 재생 열교환기 (18)는 방출 및 드레인 장치 (20)의 포스트 쿨러 (post-cooler)로 공급되고, 여기서 냉각되고 추가 냉각된 방출수(21)의 출구 파이프를 통해 4개의 증기 발생기 드레인 배관(32)으로 유입된다. 그 다음에 증기 발생기(33)의 배수 저수조에 공급되고 거기에서 자동 펌프(34)로 증기 발생기(35)의 방출관으로 재활용 또는 후속 폐기를 위해 펌핑된다.
증기 발생기 방출수 펌프(25)는 특수 수처리(23) 후 정화된 방출수를 급수 배관(6, 7, 8, 9)의 시스템을 통해 증기 발생기(1)로 복귀 시키도록 설계되며, 예비 및 수리 펌프가 제공 될 수있다.
재생 방출 열교환기(18)는 특수 정화(23)에 공급된 방출수의 초기 냉각 및 파워 유닛의 시동 중, 전력 작동 중 및 냉각 중 등의 다양한 작동 모드에서 특수 특수(23) 후 정화된 방출수의 후속 가열을 위해 설계된다.
방출 및 드레인 포스트 쿨러 (20)는 파워 유닛이 전력을 공급받을 때, 냉각 및 시동 동안 증기 발생기의 포스트 냉각이 특수 정화 장치(23)에 공급된 물을 배출하기위한 것이다. 정지된 파워 유닛에서, 방출 및 드레인 쿨러(20)는 증기 발생기로부터 배출된 매체를 냉각 시키도록 설계된다.
제안된 기술 솔루션에서, 증기 발생 유닛의 배출 및 배수 시스템은 폐쇄 회로로 구현되며 이는 증기 발생기 공급 수에 대한 첨가물로서 방출수를 사용하는 동시에 전체 방출수 정화 사이클에서 높은 정화 수압을 유지함으로써 정화수를 2회로 복귀시키기 위한 에너지 손실을 감소시킨다. 증기 발생기의 방출 유량을 140 t/h로 증가시킴으로써, 2 회로 수화학의 정규화 시간이 단축되고, 개선된 2 회로 수화학이 증기 발생기의 수명을 개선하고, 따라서 전체 증기 발생 플랜트의 전체를 개선하고, 다양한 생산 라인의 컨테이너를 통과하는 패스의 수를 감소시키는 정도 실링과 동시에 엔진 실과의 기술 연결이 부족하여 증기 발생 장치를 자율적으로 만든다.

Claims (3)

  1. 방출 및 드레인 시스템이 있는 2중 회로 원자로 증기 발생 장치에 있어서,
    기밀 볼륨에 둘러싸인 4 개의 동일한 증기 발생기를 포함하며, 상기 증기 발생기는 수평 케이싱, 포켓 및 염용 색션이 있는 1차 냉각제의 고온 및 저온 콜렉터로 구성되어 있다. 각 증기 발생기는 증기 콜렉터, 급수 공급관, 염용 색션 배관과 연결되어 있다. 각 증기 발생기의 모든 방출 배관 라인은 증기 발생기 방출의 단일 콜렉터로 결합되고, 이어서 증기 발생기 방출의 공통 콜렉터에 통합되며, 이는 재생 열교환기의 인입에 연결된다. 배출관은 보호 밀봉된 체적으로부터 배출된 냉각된 정화수의 배출관과 함께 방출 및 드레인 냉각기에 연결되고, 증기 발생기의 정화된 방출수의 배출관과 함께 특별한 정수 시스템에 연결되어 정화 방출수의 적어도 하나의 펌프로 설치되는 배출관 라인이 보호 밀봉 체적에 삽입되고 재생 열교환기의 환형 공간의 입구에 연결되며, 그 출력은 각각의 증기 발생기의 공통 정화된 정화수 공급관 라인 및 정화된 정화수 공급 파이프 라인을 통해 해당 증기 발생기의 급수 공급관 라인에 연결되고, 보호 밀봉된 체적을 떠난 후의 냉각 후 정화수 파이프 라인에는 배수 저수조에 연결된 증기 발생기의 배수를 위한 배수관이 제공되는 것을 특징으로 하는 방출 및 드레인 시스템이 있는 2중 회로 원자로 증기 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 밀봉 체적에서 배출된 후, 사전 냉각된 방출수의 파이프 라인에는 배수 탱크에 연결된 증기 발생기의 배수를 위한 배수 파이프가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방출 및 드레인 시스템이 있는 2중 회로 원자로 증기 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    증기 발생기의 정화된 방출수를 배출하는 배관에 주펌프, 예비펌프 및 수리 펌프로 구성되는 3 개 펌프를 설치하는 것을 특징으로 하는 방출 및 드레인 시스템이 있는 2중 회로 원자로 증기 발생 장치.
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