Глава шестая
ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ НА АЭС
Назначение и конструкции испарительных установок
Кроме подогревателей низкого и высокого давления в состав тепловой схемы АЭС могут входить другие теплообменники, например испарители. Испаритель является обязательным элементом одноконтурной АЭС для выработки нерадиоактивного пара на уплотнения турбины. На некоторых станциях восполнение утечек производится дистиллятом, получаемым в испарительных установках из предварительно умягченной воды. Этот метод подготовки добавочной воды называется термическим обессоливанием. Пар, подаваемый в испаритель, называется первичным, а образовавшийся из поступающей в испаритель воды — вторичным.
Если испаритель предназначен для концентрирования примесей, содержащихся в исходной воде, то он называется выпарным аппаратом. Выпарные аппараты используются на АЭС для концентрирования радиоактивных примесей жидких радиоактивных отходов с целью уменьшения объема примесей, идущих на захоронение.
Если пар, вырабатываемый испарителем, используется для технологических целей на промышленных предприятиях, то такой испаритель называется паропреобразователем. Для АЭС паропреобразователи, как правило, не используются.
Рис 6.1. Схема одноступенчатой испарительной установки:
1 — подвод первичного пара; 2 — греющая секция; 3 — корпус; 4 — отвод вторичного пара, 5 — конденсатор. 6 —отвод конденсата; 7 — подвод питательной воды; 3 — продувка, 9 — опорожнение, 10 — отвод дистиллята
Рис. 6.2. Схема вертикального испарителя с промывкой пара:
1 — выход вторичного пара; 2 — жалюзийный сепаратор, 3 — вход греющего пара; 4 — вход питательной воды, 5 — паропромывочный дырчатый щит; 6 — водоуказательный прибор; 7 — выход конденсата греющего пара, 8 — спуск воды из корпуса испарителя, 9 — продувка испарителя; 10 — направляющая перегородка; 11 — корпус испарителя; 12 — греющая секция; 13 — опускная труба
На рис. 6.1 приведена схема испарительной установки. Первичный пар 1 из отбора турбины подается в теплообменую поверхность 2. Конденсат греющего пара 6 используется в системе регенерации. Питательная вода 7 поступает в корпус испарителя Образовавшийся в испарителе вторичный пар 4 подается в конденсатор 5 и по линии 10 конденсат этого пара идет на потребление. Для поддержания примесей в воде испарителя на определенном уровне с целью предотвращения образования отложений на теплообменной поверхности по линии 8 осуществляется продувка испарителя.
По конструктивному выполнению испарители подразделяются на горизонтальные и вертикальные. На станциях используются только конструкции вертикального типа. В вертикальных конструкциях легче организовать промывку и сепарацию пара, а также облегчается отвод конденсата греющего пара.
Схемы испарителей выбираются по типу исходной воды: испаритель для слабоминерализованных вод не может использоваться для вод сильноминерализованных.
На рис. 6.2 представлена конструкция испарителя для слабоминерализованной исходной воды (например, умягченная по схеме Н—Na-катионирования воды). Пар из отбора турбины по трубопроводу 3 направляется в межтрубное пространство греющей секции 12. Для лучшего омывания труб паром внутри греющей секции установлена перегородка 10. Конденсат греющего пара па линии 7 отводится в систему регенерации. Исходная вода по линии 4 направляется на промывочный щит 5 и оттуда по опускным трубам 13 поступает под греющую секцию. Проходя внутри труб греющей секции, вода испаряется, пар проходит промывочное устройство 4, сепаратор 2 и через патрубок 1 идет к потребителю. Корпус 11 оборудован водомерным стеклом для наблюдения за уровнем воды в испарителе. По линии 9 осуществляется продувка, по линии 8 — опорожнение испарителя. Греющая секция испарителя находится в свободном состоянии и не требует специальный приспособлений для компенсации температурных расширений.
Рис. 6.3 Схема вертикального испарителя при отсутствии парообразования на теплообменной поверхности:
1 ~ отвод вторичного пара; 2 — жалюзийный сепаратор; 3 — конденсат для промывки пара; 4 — паропромывочный щит; 5 — вывод непрерывной продувки; 6 — питательная вода; 7 — дренаж; 8 — отвод конденсата греющего пара; 9 — теплообменная поверхность; 10 — подвод греющего пара
При получении дистиллята из сильноминерализованных вод конструкция испарителя должна исключать образование отложений на поверхности теплообмена. Пример такой конструкции приведен на рис. 6.3. Греющий пар из отбора турбины по линии 10 подается в греющую секцию 9 в межтрубное пространство. Конденсат греющего пара по линии 8 отводится в систему регенерации турбины. Питательная вода поступает по линии 6, смешивается с циркуляционной водой и поступает внутрь труб греющей секции 9. Проходя трубки, вода нагревается, но без парообразования. Для самоторможения испарения вода в греющей секции находится под действием напора столба воды в выносном корпусе Нподп. Таким образом, вода на выходе из греющей секции находится в перегретом состоянии по отношению к давлению насыщения в сепарационном объеме выносного корпуса. Вода, попадая в выносной корпус, вскипает. Пар проходит вначале промывочное устройство 4, на которое подается часть конденсата 3 (до 10 % от производительности испарителя), а затем сепарационное устройство 2 и отводится по линии 1 на конденсацию. В качестве промывочной воды нельзя использовать исходную воду с высокой минерализацией. По линии 5 осуществляется продувка испарителя.
Выпадение примесей может происходить в выносном корпусе при вскипании воды. Необходимо сделать так, чтобы выпадение примесей шло не на стенках аппарата и деталях корпуса, а в толще воды. Для этого в сепараторный корпус испарителя вводится так называемая «затравка» — обычный мелкодисперсный мел. Благодаря большой поверхности происходит выпадение примесей на частичках мела. «Затравка» удаляется совместно с продувкой и после отстаивания используется повторно.
