RU2383817C1

RU2383817C1 - Compensator

Info

Publication number: RU2383817C1
Application number: RU2008150132/06A
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: 2010-03-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used at nuclear plant steam generators exploiting liquid-metal heat carrier to compensate its measure expansion. Proposed compensator comprises housing with fluid-metal heat carrier inlet and outlet branch pipes, pipelines for gas ejected from the housing upper chambers. Recirculation pipeline baffle incorporates injector with its housing accommodating electromagnetic pump to make small-flow section confuser. Ejected gas pipelines are brought at right angle to each other inside said confuser and, further on, make a diffuser inclined inlet into liquid-metal heat carrier feed branch pipe.

EFFECT: smoothing compensation of heat carrier measure expansion and reduction of metal dust propagation, higher reliability.

3 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 секционного парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащий установленные в корпусе перфорированные сепарационные стаканы и газоотводящие колпаки, первые из которых установлены под вторыми и снабжены газопроницаемыми поперечными перегородками для предотвращения заброса жидкометаллического теплоносителя в колпаки, при этом содержит дополнительно камеры обогрева перегородок, а последние выполнены из пористого материала.A known volume compensator for a sectional steam generator with a liquid metal coolant containing perforated separation cups and gas exhaust hoods installed in the housing, the first of which are installed under the second and provided with gas-permeable transverse partitions to prevent the liquid metal coolant from being thrown into the caps, further comprises additional partition heating chambers, and the latter are made from porous material.

Недостатком предлагаемой конструкции компенсатора является значительное сопротивление газопроницаемой перегородки, выполненной из пористого металла, также отсутствует стабилизация возмущений теплоносителя в начальный стадии заполнения сепарационных стаканов, что приводит к нестабильному контролю над соответствующей секцией парогенератора.The disadvantage of the proposed design of the compensator is the significant resistance of the gas-permeable septum made of porous metal, there is also no stabilization of the coolant perturbations in the initial stage of filling the separation cups, which leads to unstable 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 being introduced inside the drum under a separate bell installed above it, and the sensors of the means of control are placed inside the bell (AS 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, в компенсаторе объемных расширений парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, включающем корпус с патрубками подвода и отвода жидкометаллического теплоносителя, трубопроводы эжектируемого газа из верхних полостей корпуса, размещен в рассечку рециркуляционного трубопровода инжектор, в корпусе которого установлен электромагнитный насос с образованием за счет конфузора малого проходного сечения, в зону которого подведены под прямым углом друг к другу трубопроводы эжектируемого газа с последующим диффузорным вводом под углом в патрубок подвода жидкометаллического теплоносителя.The specified technical result is achieved by the fact that in the expansion joint compensator of the steam generator with a liquid metal coolant, comprising a housing with nozzles for supplying and discharging a liquid metal coolant, ejected gas pipelines from the upper cavities of the housing, an injector is installed in the cut of the recirculation pipeline, in the housing of which an electromagnetic pump is installed to form due to a small flow-through confuser, into the zone of which we erect pipelines at right angles to each other gas with subsequent diffuser entry at an angle into the inlet of the liquid metal coolant.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 - представлен продольный разрез конструкции компенсатора;figure 1 - shows 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;

на фиг.3 - представлен продольный разрез инжектора.figure 3 - shows a longitudinal section of the injector.

Компенсатор, преимущественно объемных расширений жидкометаллического теплоносителя секционного парогенератора, содержит корпус 0 с патрубком подвода 1 и патрубком отвода 2 жидкометаллического теплоносителя, патрубок 3 выхода 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 колпак 4 осуществляется засыпка гранул 7 жидкометаллического теплоносителя. Сепарационный стакан 5 сообщен с патрубком подвода 1, соединенным тангенциально со стаканом 5. Уровень засыпки гранул 7 жидкометаллического теплоносителя расположен над верхней образующей патрубка подвода 1. Над каждым газоотводящим колпаком 4 расположен дозатор 8 гранул 7 жидкометаллического теплоносителя, содержащий в нижней части шибер 9, связанный с регулирующим клапаном 10. Патрубок 1 подвода жидкометаллического теплоносителя в объеме корпуса 0 в отдельно выделенной герметичной емкости 11 соединен с рециркуляционным трубопроводом 12, в тракте которого размещен инжектор 13, причем последний соединен с трубопроводом 14 эжектируемого газа, закрепленным к корпусу 0 с помощью опор 15, для подсоса газа из полости 16, образуемой листом 17 с перфорацией 18 и стенкой каждого газоотводящего колпака 4. Патрубок 1 подвода жидкометаллического теплоносителя в объеме перфорированного стакана 5 имеет защитную решетку 19. Инжектор 13 снабжен электромагнитным насосом 20, внутри которого расположен каплевидный обтекатель 21, причем после сечения ввода инжектируемого газа выполнен диффузор 22.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 outlet gaseous mixture. The internal volume of the housing 0 is equipped with gas exhaust caps 4 connected to the separation cups 5, the latter being perforated 6. Each cap 4 has the shape of a truncated cone facing the separation cup 5 with a smaller base and is rigidly connected to the latter, granules are filled in the cap 4 7 liquid metal coolant. The separation cup 5 is in communication with the supply pipe 1 tangentially connected to the glass 5. The level of filling of the granules 7 of the liquid metal coolant is located above the upper generatrix of the supply pipe 1. Above each gas outlet cap 4 there is a dispenser 8 of granules 7 of the liquid metal coolant containing in the lower part of the gate 9 connected with a control valve 10. A pipe 1 for supplying a liquid metal coolant in the volume of the housing 0 in a separate sealed container 11 is connected to a recirculation pipe 12, the path of which the injector 13 is placed, the latter being connected to the ejected gas pipeline 14, fixed to the housing 0 by means of supports 15, for sucking gas from the cavity 16 formed by a sheet 17 with perforation 18 and the wall of each exhaust hood 4. A pipe 1 for supplying a liquid metal coolant to the volume of the perforated cup 5 has a protective grill 19. The injector 13 is equipped with an electromagnetic pump 20, inside which a drop-shaped fairing 21 is located, and after the injection gas injection section, a diffuser 22 is made.

Компенсатор работает следующим образом.The compensator works as follows.

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 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. Поэтому в момент пиковых возмущений жидкометаллический теплоноситель, поступая в сепарационные стаканы 5, сначала начинает взаимодействовать с гранулами 7, имеющими не расплавленную структуру, в связи с чем тепло расплавленного теплоносителя в большой степени тратится на растворение гранул 7. Учитывая, что размер гранул 7 больше, чем перфорация 6 сепарационных стаканов 5, процесс выдавливания в полость корпуса 0 исключается. 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 жидкометаллического теплоносителя в газоотводящие колпаки 4. Попадая в сепарационные стаканы 5, жидкометаллический теплоноситель отделяется от газа, образуемого при взаимодействии его с водой либо паром, поступаемым 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 верхних полостях 16, поступая через перфорацию 18 листов 17.Часть газа вместе с жидкометаллическим теплоносителем поступает в патрубок 2 отвода жидкометаллического теплоносителя, откуда часть 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 трубопроводов 14 эжектируемого газа, закрепленных на корпусе 0 с помощью опор 15. Инжекторы 13 для удобства монтажа компонуются в отдельно выделенной герметичной емкости 11, доступной для обслуживания.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 exhaust hood 4. B 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. Exception 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 granules 7 with each operation of the dispenser 8. 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, and therefore the heat of the molten coolant is spent to a large extent on the dissolution of granules 7. Given that the size of granules 7 is larger than perforation 6 the separation cup 5, the extrusion process in the body cavity of 0 is excluded. In this way, the peak of disturbances of the liquid metal coolant at the initial moment of start-up or during the transition from one operating mode to another is achieved, and the liquid metal coolant is not thrown into the gas exhaust caps 4. Once in the separation cups 5, the liquid metal coolant is separated from the gas generated by its interaction with water or steam supplied 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 the upper cavities 16, coming through the perforation of 18 sheets 17. Part gas together with the liquid metal coolant enters the pipe 2 of the removal of the liquid metal coolant, from where part of the coolant through the recirculation pipe 12 through the injector 13 is again fed through the pipe supply 1. The injector 13 carries out the suction of gas from the cavity 16 due to the pipelines 14 of the ejected gas, mounted on the housing 0 using supports 15. Injectors 13 for ease of installation are assembled in a separate sealed container 11, available for maintenance.

Применение 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 повышению радиационного фона оборудования, так и забиванию пор фильтра и тем самым понизит эксплуатационную надежность конструкции корабельной ядерной установки в целом.The use of the compensator of the proposed type makes it possible to carry out damper compensation of the volumetric 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 movement, since its settling on the surfaces of this path will lead to both an increase in the radiation background of the equipment and clogging of the filter pores, thereby reducing the operational reliability of the design of the ship’s nuclear installation as a whole.

Claims

Compensator for volumetric expansion of a steam generator with a liquid metal coolant, including a housing with nozzles, inlet and outlet of a liquid metal coolant, pipelines of ejected gas from the upper cavities of the housing, characterized in that it is equipped with an injector installed in the cut of the recirculation pipeline, in the housing of which an electromagnetic pump is installed with the formation of confuser of small flow area, into the zone of which pipelines of the ejected gas are connected at right angles to each other with following the diffuser inlet at an angle of supplying liquid metal coolant tube.