RU2382275C1

RU2382275C1 - Expansion joint

Info

Publication number: RU2382275C1
Application number: RU2008150133/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Федорович Пивин (RU); Иван Федорович Пивин
Original assignee: Иван Федорович Пивин
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-02-20

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention is intended for being used as device for compensation of volume expansions at thermal impact on liquid-metal heat carrier in sectional steam generators. Essence of invention consists in the fact that expansion joint containing housing with lower liquid-metal heat carrier supply and discharge nozzles and upper gaseous medium discharge nozzles, separation shells and gas outlet hoods located in housing, the former of which are installed under the latter and connected in lower part to heat carrier supply nozzles, and in upper part - to cavity of housing. Housing is equipped with corrugated plates and partitions, the former of which are located under gas outlet hoods and connected at the joint to separation shells; at that, plates are attached to housing with their partitions located between hoods so that gas cavities are formed; the latter are installed in the area of heat carrier outlet nozzle and attached to housing so that chambers are formed, in which there located are jet injectors interconnected with liquid-metal heat carrier supply and discharge nozzles and with gas cavities. Such design of expansion joint provides the possibility of performing damper compensation of volume expansions of heat carrier and allows reducing propagation of metal dust deposited on heat carrier path surfaces.

EFFECT: improving operating reliability of the design.

2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве устройства при компенсации объемных расширений теплового воздействия на жидкометаллический теплоноситель в секционном парогенераторе корабельной ядерной энергетической установки.The invention relates to a heat exchange technique and is intended for use as a device for compensating for volumetric expansion of thermal effects on a liquid metal coolant in a sectional steam generator of a ship nuclear power plant.

Известен компенсатор объема парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащий горизонтальный корпус с расположенными по его длине под газовыми колпаками сепарационными перфорированными стаканами, снабженными шайбами с отверстиями, причем к стаканам в нижней части подключены тангенциальные патрубки, подводящие жидкометаллический теплоноситель.A volume compensator for a steam generator with a liquid metal coolant is known, comprising a horizontal housing with perforated separation cups arranged along its length under gas caps equipped with washers with openings, and tangential pipes leading to the liquid metal coolant are connected to the glasses in the lower part.

Недостатком предлагаемой конструкции компенсатора является пониженная надежность из-за имеющейся вероятности попадания теплоносителя в газовые колпаки, в которые он, находясь в закрученном состоянии, может выдавиться, если не успеет пройти через перфорацию стаканов в полость корпуса. И, кроме того, не исключена возможность обмерзания патрубка или усеченного корпуса, обращенного внутрь стакана, что приводит к потере контроля над соответствующей секцией парогенератора.The disadvantage of the proposed design of the compensator is the reduced reliability due to the likelihood of the coolant entering the gas caps, into which it can be squeezed out if it does not have time to go through the perforation of the glasses into the body cavity. And, in addition, the possibility of freezing the pipe or truncated body facing the inside of the glass is not ruled out, which leads to loss of control over the corresponding section of the steam generator.

Известна буферная емкость парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащая барабан с подводящими трубопроводами и средства контроля за составом теплоносителя, причем каждый трубопровод введен внутрь барабана под отдельный, установленный над ним колокол, а датчики средств контроля помещены внутрь колокола [а.с. СССР 567893].Known buffer capacity of a steam generator with a liquid metal coolant, containing a drum with supply pipelines and means for controlling the composition of the coolant, each pipe is introduced inside the drum under a separate bell installed above it, and the sensors of the controls are placed inside the bell [a.c. USSR 567893].

Недостатком предлагаемой конструкции буферной емкости является низкая чувствительность метода индикации течи воды в жидкометаллический теплоноситель, основанного на определении содержания водорода над уровнем теплоносителя в буферной емкости и, как следствие, невозможностью определения межконтурного разуплотнения соответствующей секции парогенератора.The disadvantage of the proposed design of the buffer tank is the low sensitivity of the method for indicating water leakage in the liquid metal coolant, based on the determination of the hydrogen content above the coolant level in the buffer tank and, as a consequence, the inability to determine the inter-circuit decompression of the corresponding section of the steam generator.

Технический результат предлагаемого изобретения - улучшение надежности сепарации газа путем частичной рециркуляции теплоносителя, поступающего в выходной патрубок.The technical result of the invention is to improve the reliability of gas separation by partial recirculation of the coolant entering the outlet pipe.

Указанный технический результат достигается тем, что компенсатор, преимущественно объемных расширений при тепловом воздействии на жидкометаллический теплоноситель секционного парогенератора, содержащий корпус с нижними патрубками подвода и отвода жидкометаллического теплоносителя и верхними патрубками отвода газообразной среды, размещенные в корпусе сепарационные стаканы и газоотводящие колпаки, первые из которых установлены под вторыми и подключены в нижней части к патрубкам подвода теплоносителя, а в верхней - к полости корпуса, снабжен перфорированными листами и перегородками, первые из которых расположены под газоотводящими колпаками и соединены на стыке с сепарационными стаканами, причем листы прикреплены к корпусу своими перегородками, расположенными между колпаками с образованием газовых полостей, вторые установлены в зоне патрубка отвода теплоносителя и скреплены с корпусом с образованием камер, в которых расположены струйные инжекторы, сообщенные с патрубками отвода и подвода жидкометаллического теплоносителя и газовыми полостями.The specified technical result is achieved by the fact that the compensator, mainly of volumetric expansions during thermal exposure to the liquid metal coolant of a sectional steam generator, comprising a housing with lower nozzles for supplying and discharging a liquid metal coolant and upper nozzles for venting a gaseous medium, separation cups and gas outlet caps placed in the housing, the first of which installed under the second ones and connected in the lower part to the coolant supply pipes, and in the upper part to the body cavity is equipped with perforated sheets and partitions, the first of which are located under the gas outlet caps and connected at the junction with the separation cups, the sheets attached to the body by their partitions located between the caps with the formation of gas cavities, the second are installed in the area of the heat transfer pipe and fastened to the body with the formation of chambers in which the jet injectors are located, in communication with the branch pipes for the removal and inlet of the liquid metal coolant and gas cavities.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 представлен продольный разрез конструкции компенсатора;figure 1 presents a longitudinal section of the design of the compensator;

на фиг.2 представлен поперечный разрез компенсатора.figure 2 presents a cross section of the compensator.

Компенсатор, преимущественно объемных расширений жидкометаллического теплоносителя секционного парогенератора, содержит корпус 0 с патрубком подвода 1 и патрубком отвода 2 жидкометаллического теплоносителя, патрубок 3 отвода газообразной смеси. Внутренний объем корпуса 0 снабжен газоотводящими колпаками 4, соединенными с сепарационными стаканами 5, причем последние выполнены с перфорацией 6. Каждый колпак 4 имеет форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к сепарационному стакану 5, и соединен жестко с последним, в который осуществляется засыпка гранул 7 жидкометаллического теплоносителя. Сепарационный стакан 5 сообщен с патрубком подвода 1 жидкометаллического теплоносителя, соединенным тангенциально со стаканом 5 соответствующей секции парогенератора. Уровень засыпки гранул 7 расположен над верхней образующей патрубка подвода 1. Над каждым газоотводящим колпаком 4 расположен дозатор 8 гранул 7, содержащий в нижней части шибер 9, связанный с регулирующим клапаном 10. Патрубок подвода 1 в объеме корпуса в отдельно выделенной герметичной емкости 11 соединен с рециркуляционным трубопроводом 12, в тракте которого размещен инжектор 13, причем последний соединен с инжекционным трубопроводом 14, закрепленным к корпусу с помощью опор 15, для подсоса газа из полости 16, образуемой листом 17 с перфорацией 18 и стенкой каждого газоотводящего колпака 4. Патрубок подвода 1 в объеме перфорированного стакана 5 имеет защитную решетку 19.The compensator, mainly volumetric expansion of the liquid metal coolant sectional steam generator, contains a housing 0 with a supply pipe 1 and a branch pipe 2 of the liquid metal coolant, pipe 3 of the outlet of the gaseous mixture. The internal volume of the housing 0 is equipped with gas exhaust hoods 4 connected to the separation cups 5, the latter being perforated 6. Each hood 4 has the shape of a truncated cone facing the separation cup 5 with a smaller base and is rigidly connected to the latter, into which the granules are filled 7 liquid metal coolant. The separation cup 5 is in communication with the supply pipe 1 of the liquid metal coolant connected tangentially to the cup 5 of the corresponding section of the steam generator. The level of backfill of granules 7 is located above the upper generatrix of the supply pipe 1. Above each exhaust hood 4 there is a dispenser 8 of granules 7 containing in the lower part a gate 9 connected to the control valve 10. The supply pipe 1 in the body volume in a separate sealed container 11 is connected to recirculation pipe 12, in the path of which the injector 13 is placed, the latter being connected to the injection pipe 14, fixed to the housing with supports 15, for sucking gas from the cavity 16 formed by the sheet 17 with perforation 18 each wall vent cap 4. Nozzle inlet 1 in volume perforated cup 5 has a protective grille 19.

Компенсатор работает следующим образом. При пуске либо в режиме эксплуатационных переменных нагрузок, когда существует большая вероятность возникновения пиковых возмущений потока жидкометаллического теплоносителя, поступающего по патрубку подвода 1 в сепарационный стакан 5, с помощью регулирующего клапана 10 открывают шибер 9 дозатора 8 гранул 7, установленного над газоотводящим колпаком 4. В дозаторе 8 размещают такое количество гранул 7 жидкометаллического теплоносителя, чтобы при засыпке уровень гранул 7 полностью перекрывал верхнюю образующую патрубка трубопровода подвода 1. Исключение попадания гранул 7 в патрубок подвода 1 достигается защитной решеткой 19 при входе в сепарационный стакан 5, тем самым достигается заданный уровень засыпки гранул 7 при каждом срабатывании дозатора 8 гранул 7. Поэтому в момент пиковых возмущений жидкометаллический теплоноситель, поступая в сепарационные стаканы 5, сначала начинает взаимодействовать с гранулами 7, имеющими нерасплавленную структуру жидкометаллического теплоносителя. В связи с чем тепло расплавленного жидкометаллического теплоносителя в большой степени тратится на растворение гранул 7. Учитывая, что размер гранул 7 больше, чем перфорация 6 сепарационных стаканов 5, то исключается процесс выдавливания в полость корпуса 0. Тем самым достигается гашение пика возмущений жидкометаллического теплоносителя в начальный момент пуска либо при переходе с одного режима эксплуатации на другой, а также исключается заброс теплоносителя в газоотводящие колпаки 4. Теплоноситель, попадая в сепарационные стаканы 5, отделяется от газа, образуемого при взаимодействии его с водой либо паром, поступающим через микротечи парогенератора. Газ частично поступает в газоотводящие колпаки 4 и выходит через патрубки 3, а часть газа вместе с теплоносителем попадает в полость корпуса 0. Здесь происходит дальнейшее разделение на компоненты, причем наиболее отсепарированная часть собирается в дополнительных полостях 16, поступая через перфорацию 18 листов 17. Часть газа вместе с жидкометаллическим теплоносителем теплоносителя по рециркуляционному трубопроводу 12 с помощью инжектора 13 вновь подается через патрубок подвода 1. Инжектор 13 осуществляет подсос газа из полости 16 за счет инжекционных трубопроводов 14, закрепленных на корпусе с помощью опор 15. Инжекторы 13 для удобства монтажа компонуются в отдельно выделенной герметичной емкости 11, доступной для обслуживания.The compensator works as follows. When starting up or in operating variable load conditions, when there is a high probability of peak disturbances in the liquid metal coolant flow coming through the supply pipe 1 to the separation cup 5, using the control valve 10, open the gate 9 of the dispenser 8 of the granules 7 installed above the gas exhaust hood 4. B the dispenser 8 is placed such a number of granules 7 of the liquid metal coolant, so that when filling the level of granules 7 completely overlaps the upper generatrix of the supply pipe 1. The elimination of the ingress of granules 7 into the supply pipe 1 is achieved by a protective grill 19 at the entrance to the separation cup 5, thereby achieving a predetermined level of filling the granules 7 with each actuation of the dispenser 8 of granules 7. Therefore, at the time of peak disturbances, the liquid metal coolant entering the separation cups 5 , first begins to interact with granules 7 having an unmelted structure of a liquid metal coolant. In this connection, the heat of the molten liquid metal coolant is spent to a large extent on the dissolution of granules 7. Considering that the size of the granules 7 is larger than the perforation 6 of the separation cups 5, the process of extrusion into the cavity of the housing 0 is eliminated. Thus, the peak of disturbances of the liquid metal coolant in the initial moment of start-up or during the transition from one operating mode to another, and also the reflux of the coolant into the exhaust hoods is excluded 4. The coolant falling into the separation cups 5 is released from the gas generated by its interaction with water or steam entering through the micro-leak of the steam generator. The gas partially enters the exhaust hoods 4 and exits through the nozzles 3, and part of the gas, together with the coolant, enters the cavity of the housing 0. Here, there is a further separation into components, the most separated part being collected in additional cavities 16, coming through the perforation of 18 sheets 17. Part gas together with the liquid metal coolant through the recirculation pipe 12 using the injector 13 is again fed through the supply pipe 1. The injector 13 sucks gas from the cavity 16 due to engineering ktsionnyh pipes 14 fixed on the housing by means of bearings 15. The injectors 13 are arranged for easy mounting in a separate dedicated hermetic vessel 11, available for service.

Применение конструкции компенсатора предлагаемого вида дает возможность осуществлять демпферную компенсацию объемных расширений теплоносителя и определить межконтурную неплотность соответствующей секции парогенератора. Организация рециркуляции жидкометаллического теплоносителя приводит к надежной сепарации газа и его гарантированному удалению из контура установки. Уменьшение металлической пыли в газе снизит ее распространение по тракту движения, так как ее оседание на поверхностях этого тракта приводит как к повышению радиационного фона оборудования, так и забиванию пор фильтра и, тем самым, понизить эксплуатационную надежность конструкции корабельной ядерной установки в целом.The use of the design of the compensator of the proposed type makes it possible to perform damper compensation of the volume expansion of the coolant and determine the inter-circuit leakage of the corresponding section of the steam generator. The organization of the recirculation of the liquid metal coolant leads to reliable gas separation and its guaranteed removal from the installation circuit. The reduction of metal dust in the gas will reduce its distribution along the path of motion, since its settling on the surfaces of this path leads to both an increase in the radiation background of the equipment and clogging of the filter pores, and thereby reduce the operational reliability of the design of the ship’s nuclear installation as a whole.

Claims

Compensator for predominantly volumetric expansions during thermal exposure to a liquid metal coolant of a sectional steam generator, comprising a housing with lower nozzles for supplying and discharging a liquid metal coolant and upper nozzles for venting a gaseous medium, separation cups and gas exhaust caps placed in the housing, the first of which are installed under the second and connected to the lower part to the coolant supply pipes, and in the upper - to the body cavity, characterized in that it is equipped with perforated sheets and partitions, the first of which are located under the gas outlet caps and connected at the junction with separation cups, the sheets being attached to the casing with their partitions located between the caps to form gas cavities, the second are installed in the zone of the coolant outlet pipe and fastened to the body to form chambers, in which there are jet injectors in communication with the branch pipes for the removal and inlet of the liquid metal coolant and gas cavities.