автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Совершенствование парогенерирующих устройств АЭС и ТЭС на основе взаимосвязей теплогидравлических характеристик и пространственного распределения примесей

Список используемых сокращений и основных обозначений.

Введение.

1. Распределение примесей в воде при ее кипении

1.1. Анализ основных положений теории ступенчатого испарения.

1.2. Баланс примесей в объеме паропроизводящей установки

ППУ).

1.3. Оптимальное значение паропроизводительности ступеней испарения от минимального значения концентрации примесей в паре.

1.4. Оптимальное значение паропроизводительности ступеней испарения от минимального значения концентрации примесей в объеме рабочего тела.

1.5. Распределение растворимых примесей в одномерном парогенерирующем канале.

2. Взаимосвязь гидродинамики и распределения концентраций примесей в одномерных моделях ППУ

2.1. Распределение концентраций примесей в парогенераторах

ПГВ АЭС при одномерном приближении.

2.2. Распределение концентраций примесей в симметричных одномерных моделях ППУ с равномерной и неравномерной нагрузкой.

2.3. Распределение концентраций примесей в несимметричных одномерных моделях ППУ с неравномерной нагрузкой.

2.4. Расчет концентрации распределения примесей по объему ППУ от точки подвода питательной воды.

2.5. Учет выноса примесей с влагой, за счет растворимости в паре и осаждения на поверхностях нагрева.

3. Пути совершенствования паропроизводящего оборудования АЭС и ТЭС

3.1. Варианты схем модернизации ПГВ-1000.

3.2. Схемы модернизации продувки кипящего реактора ВК-50.

3.3. Новая концепция барабанного котла.

4. Результаты внедрения схем водопитания, продувки и ввода корректирующих растворов на паропроизводящем оборудовании АЭС и ТЭС

4.1. Парогенераторы ПГВ-1000 АЭС с ВВЭР.

4.2. Модернизация барабанных котлов.

Выводы.

ВЫВОДЫ

На основании проведенных в работе исследований была выявлена недостаточность классических представлений о распределении примесей в применении к современному парогенерирующему оборудованию. Анализ теплогидравлических процессов в ППУ указывает на наличие существенной неравномерности в распределении концентраций различных примесей по объему кипящего оборудования. Проведенные расчеты распределения концентраций примесей по различным теоретическим моделям позволяют сделать ряд важных выводов:

1. Распределение концентраций примесей в паропроизводящем объеме установки (в стационарном режиме) зависит от распределения тепловой нагрузки, схемы раздачи питательной воды и внутренней пространственной циркуляции рабочего тела. При помощи этих факторов концентрацией в паропроизводящем объеме можно управлять.

2. Характер распределения концентраций примесей в паропроизводящем объеме практически не зависит ни от величины продувки, ни от количества и расположения точек ее отбора, за исключением случаев возникновения непродуваемых зон, что является следствием малой величины продувки по сравнению с перетоками рабочего тела.

3. Концентрация примесей в продувочной воде в стационарном режиме всегда постоянна и зависит только от концентрации примесей в питательной воде, прочих возможных каналов выходов примесей из кипящего объема (со, Кр, Кос) и расхода продувки.

4. Координата точки продувки, не меняя характера распределения концентрации примесей в объеме, влияет на среднее значение концентрации примесей.

5. Распределением концентраций различных корректирующих добавок, вводимых в кипящий объем с целью поддержания необходимого воднохимического режима и нейтронно-физических характеристик, также можно управлять, добиваясь их нужной концентрации в любой точке объема ПГТУ, изменяя точку ввода их в парогенерирующий объем.

6. Представление ППУ в виде одномерного парогенерирующего канала, хотя и не позволяет получить достаточно подробную картину распределения примесей, оказывается полезной как на стадии проектирования нового оборудования, так и для анализа действующего.

7. На основе новых представлений о взаимосвязи гидравлики и распределения примесей предложены и реализованы новые схемы водопитания и продувки и ввода корректирующих растворов.

8. Опыт промышленной эксплуатации восьми типов ППУ с модернизированными схемами подвода питательной воды, продувки и ввода корректирующих растворов полностью подтвердил теоретические положения, основанные на совместном рассмотрении процессов теплообмена, гидравлики и распределения примесей.

Сделанные выводы нашли свое подтверждение в экспериментах на парогенераторах ПГВ-1000, реакторе ВК-50 и котлах АО "ТКЗ" и АО "БКЗ". На ряде установок были предложены и реализованы новые схемы водопитания, продувки и ввода корректирующих растворов, внедрение которых способствовало повышению надежности работы оборудования.

Помимо модернизации существующих схем автором предложены схемы для нового парогенерирующего оборудования, обладающие не только достоинствами с точки зрения распределения примесей, но также и некоторыми конструктивными преимуществами. Важной особенностью этих схем является использование в них лишь стандартных элементов парогенерирующего оборудования, что не входит в противоречие с общими гидравлическими требованиями обеспечения надежной работы ППУ, а это снижает затраты на разработку и изготовление, повышая конкурентноспособность паропроизводящего оборудования АЭС и ТЭС.

1. Стырикович М.А., Мартынова О.И., Миропольский 3.JL Процессы генерации пара на электростанциях М.: Энергия, 1969 - 312 с.

2. Водный режим тепловых электростанций (обычных и атомных) / Под общ. редакцией проф. Т.Х. Маргуловой // М.: Энергия, 1965 с. 63.

3. Федоров Л.Ф., Рассохин Н.Г. Процессы генерации пара на атомных электростанциях М.: Энергоатомиздат, 1985 - с. 214.

4. Ромм Э.И. Химический перекос и ступенчатое испарение в генераторах пара // Тезисы диссертационной работы на соискание ученой степени доктора техн. наук М.: ВТИ, 1938 - с. 175.

5. Обзор повреждений тепломеханического оборудования электростанций с поперечными связями и тепловых сетей за 1998 год / И.А. Терентьев, Б.Х. Раев, Д.В. Коляго и др. // СПО ОРГРЭС, 1999.

6. Дули Р.Б. Значение защитной оксидной пленки для предотвращения повреждений котельных труб на тепловых электростанциях: Автореф. дис. на соискание учен, степени д-ра техн. наук. М.: Исследовательский институт электроэнергетики США, 1996 - с. 43.

7. Манькина H.H. Исследование условий образования железоокисных отложений // Теплоэнергетика, 1960, № 9 с. 8-12.

8. Исследование распределения солей в водяном объеме парогенераторов ПГВ-ЮООМ с модернизированными системами раздачи питательной воды и продувки / Ю.В. Козлов, П.Е. Свистунов, Г.А. Таранков и др. // Электрические станции, 1991, № 9 с. 30-32.

9. Распределение растворенных примесей питательной воды в водяном объеме парогенератора ПГВ-1000 / Ю.В. Козлов, JI.K. Румянцев, Е.П. Свистунов и др. // Электрические станции, 1992, № 2 с. 33-37.

10. Причины язвенной коррозии и разрывов экранных труб котлов ТГМ-96 и мероприятия по их предупреждению // Отчет по НИР, ч.1,

11. В.662.00Д0, Хохлов В.В., Ткаченко К.В., Грабовский О.Г. М.: Минэнерго СССР, ОРГРЭС, Уральское отделение, 1975.

12. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РД 34.20.501-95, 15-е изд., М.: ОРГРЭС, 1996-с. 160.

13. Горбуров В.П., Зорин В.М., Харитонов Ю.В. О контроле водного режима парогенерирующих устройств // Теплоэнергетика, 1994, № 7 -с. 25-30.

14. Горбуров В.П., Зорин В.М. Моделирование на ЭВМ гидродинамики водяного объема парогенератора ПГВ-1000 // Теплоэнергетика, 1994, №5-с. 22-29.

15. Рассохин Н.Г., Зорин В.М., Горбуров В.И. Метод предельной оценки параметров естественной циркуляции в сложных пространственных контурах. М.: Теплоэнергетика, 1992, № 2 - с. 46-50.

16. Горбуров В.П., Зорин В.М. Расчет гидродинамических параметров и концентраций примесей в водяном объеме парогенератора (Программа для ЭВМ "СЖС+ЗАЬ") / Свидетельство об официальной регистрации программы № 950303 от 18.08.1995, РосАПО, РФ.

17. Маргулова Т.Х., Зорин В.М., Горбуров В.И. Совершенствование внутрикорпусных устройств парогенератора ПГВ-1000. М.: Теплоэнергетика, 1988, № 11 - с. 43-47.

18. Патент Российской Федерации 1Ш № 2131554 / Горбуров В.И., Илясов В.А., Стукалов В.М., Харитонов Ю.В. "Парогенератор с многоступенчатым испарением" Бюллетень № 16, 1999.

19. Теплохимические испытания парогенераторов блок № 1 Хмельницкой АЭС после модернизации систем водопитания и продувки // Отчет Центратомтехэнерго и Хм. АЭС, 1992.

20. Модернизация систем водопитания, продувки и фосфатирования на котлах БКЗ-320-140 Каширской ГРЭС / Зорин В.М., Горбуров В.И.,

21. Каверзнев М.М., Харитонов Ю.В., Стукалов В.М. и др. // Теплоэнергетика, 1999, № 8- с.48-52.

22. Исследование зависимостей концентрации растворимых примесей в выносных циклонах барабанного котла / Горбуров В.И., Зорин В.М., Корнев В.А., Стукалов В.М. // Электрические станции, 1998, № 7 с. 37-43.

23. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции. М.: ИздАТ, 1994 -296 с.

24. Маргулова Т.Х. Рациональная организация водного режима одноконтурных атомных станций с кипящими реакторами // Теплоэнергетика, 1958, № 12 с. 22-25.

25. Маргулова Т.Х. Применение ступенчатого испарения и промывки пара в парогенерирующих установках атомных электростанций // Теплоэнергетика, 1959, № 9 с. 27-31.

26. Сотников А.Ф. Эффективность продувки парогенераторов ПГВ-1000 // Теплоэнергетика, 1988, № 5 с. 66-67.

27. Тепловые и атомные электрические станции / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина М.: Энергоиздат, 1982 - 625 с. (Теплоэнергетика и теплотехника; кн. 3).

28. Агеев А.Г., Карасев В.Б., Серов И.Т., Титов В.Ф. Сепарационные устройства АЭС. М.: Энергоиздат, 1982 - 169 с.

29. Кружилин Г.Н. Теория уноса и сепарации влаги в паровых котлах // Советское котлотурбостроение, 1945, № 1 с. 11.

30. Стерман JI.С., Антонов А.Я., Сурнов A.B. Исследование качества пара при давлении 185 ат. // Теплоэнергетика, 1957, № 3-е. 17.

31. Мамет В.А., Мартынова О.И. Процессы "хайд-аут" (местного концентрирования) примесей котловой воды парогенераторов АЭС и их влияние на надежность работы оборудования // Теплоэнергетика, 1993, №7-с. 2-7.

32. A.C. 278712 СССР, МКИ3 F22 В 21/22 "Безбарабанный вертикально-водотрубный котел" / А.Г. Серков, И.П. Алексеев, Г.В. Масловский и др. (СССР) № 921910/24-6; заявлено 21.09.64, опубликовано 21.08.70, Бюлл. №26 3 с.

33. Серков А.Г., Алексеев И.П., Демяненко Н.Г. "Безбарабанный котел-утилизатор самонесущей конструкции // Промышленная энергетика, 1968, №9-с. 30-32.

34. A.C. 892119 СССР, МКИ3 F22 В 35/02 "Котел безбарабанный с естественной циркуляцией" / Г.А. Уваров, Б.К. Пименов, И.Я. Мотро и др. (СССР) №2856263/24-6; заявлено 19.12.79, опубликовано 23.12.81, Бюлл. №47-3 с.

35. Е.Ф. Бузников, A.A. Верес, В.Б. Грибов. Пароводогрейные котлы для электростанций и котельных. -М.: Энергоиздат, 1989, 208 с.

36. Федоров А.И. Экспериментальное исследование распределения влаги в паровом объеме выносного циклона. М.: Электрические станции, 1991, №4-с. 26-31.

37. Котельные установки. Том II / К.Ф. Раддатис, Э.И. Ромм, H.A. Семененко и др. -М. Л.: ГЭИ, 1946, 706 с.

38. Федоров А.И. Исследование гидравлических характеристик выносных циклонов с тангенциальным вводом пароводяной смеси. М.: Электрические станции, 1993, № 11 - с. 2-8.

39. Федоров А.И., Бузников Е.Ф. К гидродинамике паровых безбарабанных контуров. М.: Теплоэнергетика, 1989, № 1, с.46-51.У

40. МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ КОНЦЕРН "РОСЭНЕРГОАТОМ" Балаковская АЭС РЦ-1.Блок N2.

41. УТВЕРЖДАЮ Главный/инженер Бал&корской АЭС

42. В.И.Игнатов &{ Ш 08. 199бгI1. АКТ

43. Визуального внутреннего осмотра парогенератора 2УВЗСМ01 на наличие шлама в пространстве между трубным пучком и корпусом парогенератора .отиюля 1996г. N РЦ-1-08/*/^1. Комиссией в составе:

44. Председатель: ЗНРЦ-1 Вагнер В.А.

45. Члены комиссии: ВИ(то)РЦ-1 Коробков A.M.

46. Ст.мастер НВАЭР Пчелинцев В.М.

47. В межтрубных коридорах проходящих от холодного и горячего коллекторов в сторону "горячего" торца и от холодного коллектора к "холодному" торцу шламовых отложений не обнаружено.

48. В межтрубном коридоре проходящем от горячего коллектора к "холодному" торцу парогенератора под дырчатыми листами NN 22,23 обнаружено локальное отложение шлама протяженностью около 1м. и толщиной приблизительно до 30см.

49. На остальном протяжении межтрубного коридора,проходящего от горячего коллектора к "холод-нону" торцу парогенератора обнаружены незначительные локальные отложения песчанно-илистого характера толщиной 3—5см.

50. В центральном межтрубном коридоре под дырчатым листом N 21 обнаружены отложения песчанно-илистого характера толщиной 2-3 см