Что происходит в парогенераторе тэс

Обновлено: 06.05.2024

Парогенератор - это специализированное оборудование, предназначенное для преобразования жидкости, чаще всего, воды, в пар. Жидкость нагревается при сжигании какого-либо топлива: древесина, уголь, нефть или природный газ.

Переход жидкости к газообразному состоянию создает давление, а затем расширение, которое может быть направлено и использовано как источник энергии.

Поршни с паровым двигателем сыграли важную роль в развитии фабрик, железнодорожных локомотивов, пароходов и многих других образцов механического оборудования.

Одним из самых ранних применений промышленного парогенератора в технике был паровоз. Топливо, в виде дров или угля, подавалось в топку. Полученное тепло направлялось через систему трубок, которые нагревали воду, которая хранилась в специальном резервуаре.

После того, как температура достигала уровня кипения, энергия, созданная из пара, затем приводила в движение поршни, которые поворачивали колеса паровоза. Основной функцией паровой энергии было движение поезда, но она также активно применялась в тормозах и свистке.

Устройство парогенераторов для промышленности

В сравнении с паровыми бойлерами, паровые генераторы содержат меньше стали в конструкции и используют одиночный паровой змеевик вместо множества маленьких шлангов. Специализированный насос подачи воды используется для непрерывной качки воды по шлангу.

Парогенератор использует в своей конструкции единовременную принудительную подачу воды для того чтобы превращать поступающую воду в пар за один раз с помощью змеевика нагрева.

По мере того как вода проходит через змеевик, тепло передается от горящих газов и заставляет воду превращаться в пар. В конструкции генератора не используется паросборник, где между паром и водой свободное пространство внутри, поэтому для достижения 99,5% качества пара необходимо использовать влаго/паро - отделитель.

Из-за того что генераторы не используют большой напорный бак в своей конструкции, как в жаровых трубах, зачастую они очень малы и их легко запустить, что делает их идеальным выбором для ситуаций, когда нужно получить небольшое количество пара за короткое время.

Однако это связано с затратами на производство энергии, поскольку генераторы имеют маленький КПД и поэтому не всегда способны производить достаточное количество пара в различных ситуациях.

Преимущества

По своему устройству и принципу работы парогенераторы достаточно похожи на другие системы паровых котлов, одновременно оставаясь при этом принципиально отличными от них.

Эти, на первый взгляд, малозначительные отличия меняют всю работу системы, которая, как правило, является менее мощной, чем у бойлеров, но имеет ряд преимуществ.

Например, парогенераторы обладают более простой конструкцией, что позволяет им намного быстрее запускаться и легче работать, чем полномасштабный промышленный бойлер. Они также меньше в размерах, что делает их более универсальными, при работе в ограниченном пространстве их часто можно увидеть в качестве вспомогательных котлов.

Следующая причина, по которой они часто используются в качестве вспомогательных котлов, заключается в том, что они довольно легко и быстро запускаются.

Из-за их компактной конструкции, одиночного змеевика и относительно более низкой вместительности воды, эти машины могут быть запущены и работать на полной мощности в более короткие сроки, по сравнению с полномасштабными бойлерами, что делает их полезным в аварийных ситуациях.

Это похоже на сравнение гоночного мотоцикла с военным танком - первый быстрее разгоняется и работает быстро, но не очень силен, в то время как второй долго заводится, но в конечном итоге является более мощной машиной. И притом, что они вообще стоят намного меньше, чем полномасштабные бойлеры, они могут быть более востребованы для работ, которые не требуют таких высоких уровней пара.

Где применяются

Когда вы думаете о паровой энергии, вы можете представить себе паровые двигатели или пыхтящие локомотивы. Однако промышленные парогенераторы имеют множество применений:

Дистилляция
Стерилизация
Подогрев теплового насоса
Косвенный нагрев
Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха

Электрический генератор может преобразовать приблизительно 97% электрической энергии из пара. Автоматическое управление безопасностью - регулятор уровня жидкости, например - поддерживает необходимый уровень воды и отключает генератор если уровень воды падает ниже нормы.

Генераторы пара из нержавеющей стали являются лучшим вариантов в случае необходимости достаточно чистого пара. Нержавейка уменьшает вероятность загрязнения пара.

Цена: 161 590 руб./шт

Цена: 89 610 руб./шт

Цена: 144 890 руб./шт

Виды паровых генераторов

Дизельный парогенератор

Они следуют подобной концепции теплообмена как бойлеры со змеевиками, но могут производить даже более высокое давление в зависимости от мощности. Они используются в основном на электростанциях.

Их паровое давление может ровняться, а в некоторых паровых машинах и превышать максимальное водяное давление в 221 Бар. Температура пара на этих машинах высокого давления может достигать 500 градусов по Цельсию.

Теплоутилизационный парогенератор

Теплоутилизационный парогенератор, или теплообменный аппарат, собирает облака пара под высоким давлением и использует этот пар после отработки через цепь теплообменников для питания других менее мощных паровых машин.

Этот восстановленный пар можно даже использовать на этих генераторах с более низким давлением для отопления промышленных предприятий или домов.

Парогенераторы для атомной электростанции

Существует два основных типа ядерных парогенераторов: (BWR), реактор с горячей водой и (PWR), реактор с водой под давлением. Вода в BWR превращается в пар внутри самого ядерного реактора и идет к турбине вне резервуара.

PWR вода находится под давлением свыше 100 Бар и никаких процессов кипения воды внутри реактора не происходит.

Паровые генераторы на солнечной энергии

Солнечные парогенераторы являются самым чистым способом получения пара. Вода бежит по трубам внутри панели солнечных батарей.

Солнце нагревает воду, а затем вода проходит через паровую турбину, создавая электроэнергию. Такой вид парогенераторов не производит отходов и не загрязняет окружающую среду.

Принцип работы

Теплообмен

Парогенераторы используются для получения и использования энергии, выделяющейся в виде тепла, в самых различных процессах и преобразования ее в более полезную форму, такую как механическая и электрическая энергия.

Получаемое тепло используется для производства электроэнергии или обрабатывается в качестве побочного продукта какого-либо другого промышленного процесса.

Непосредственный источник тепла обычно загрязнен, например, радиоактивное топливо на атомной электростанции, поэтому первым шагом выработки паровой энергии является передача этого тепла в чистую воду с помощью теплообменника.

Это делается путем поднятия тепловым источником температуры топлива, типа бензина и т.п., которое циркулирует в замкнутой цепи. Топливо, в свою очередь, нагревает резервуар с водой, не загрязняя его.

Горячее топливо циркулирует по водяной бане для получения пара. Существует несколько различных геометрических схем, но принцип остается тот же.

Нагреваемая жидкость отводится по нескольким трубкам малых размеров для увеличения своего поверхностного контакта с водой и для того чтобы обеспечить ускорение теплообмена и получение пара.

Пар, производимый на современных атомных и угольных электростанциях, часто находится в сверхкритических условиях или выше критической точки на фазовой диаграмме воды (374 градуса Цельсия и 22 МПа).

Пар сверхкритического давления перегружен энергией. Энергия пара преобразуется в механическую путем прогона ее через паровую турбину. Высокое давление пара давит на множество наклоненных лопастей турбины, и заставляет их вращаться.

Эта механическая энергия преобразуется в электрическую энергию путем использование энергии вращения паровой турбины для того чтобы привести в действие электрический генератор. Турбина, представленная на изображении, может генерировать до 65 мегаватт электроэнергии.

Заключение

Тепло - это источник энергии, который превращает воду в пар. Источник топлива для обеспечения необходимого тепла может использоваться в различных формах. Из древесины, угля, нефти, природного газа, бытовых отходов или биомассы, ядерных реакторов или энергии солнца можно получить достаточное тепло.

Каждый вид топлива является источником тепла для нагрева воды. Просто каждый из них делает это по-своему. Некоторые являются экологически чистыми, а другие оказывают достаточно сильное влияние на окружающую среду.

Основными физико-химическими процессами, протекающими в парогенераторах (ПГ) АЭС, являются: коррозия конструкционных материалов; переход продуктов коррозии в теплоноситель и рабочее тело; выпадение на поверхностях теплообмена, в арматуре и трубопроводах примесей, содержащихся в теплоносителе и рабочем теле; унос примесей рабочим паром и т.д. Совокупность и характер протекания физико-химических процессов в контурах ПГ различны.

В первом контуре они определяются видом теплоносителя и его параметрами. Для большинства теплоносителей практическое значение для эксплуатации ПГ и его арматуры имеют только коррозионные процессы. При этом одинаково серьезное внимание необходимо обращать как на местную коррозию (язвенная, щелевая, межкристаллитная, под напряжением и др.), так и на общую. Механизм и закономерности процессов коррозии характеризуются большой сложностью, особенно в условиях высоких температур и ионизирующего излучения.

Из рассмотренных теплоносителей наибольшей коррозионной активностью обладает вода. Органические теплоносители и газы при умеренных температурах практически коррозионно-инертны. Газы при высоких температурах довольно энергично взаимодействуют со сталями, что снижает допустимую температуру их применения и требует перехода от малолегированных марок сталей к высоколегированным. Взаимодействие Жидкометаллических теплоносителей с материалами изучено еще недостаточно. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о необходимости применения для жидкого натрия при температурах выше 600 градусов Цельсия высоколегированных сталей. При этом процесс взаимодействия жидкого натрия с металлами усиливается при наличии в нем оксидов, а также с ростом скорости движения.

В связи с тем что первый контур ПГ непосредственно связан с реактором, особое внимание должно быть обращено на предотвращение коррозионных процессов, дающих заметный выход продуктов коррозии в теплоноситель.

Физико-химические процессы, протекающие в пароводяном тракте ПГ, отличаются значительно большим разнообразием и большей сложностью. Несмотря на восполнение утечек второго контура обессоленной водой и многоступенчатую деаэрацию питательной воды, вода на входе в ПГ содержит определенное количество (хотя и небольшое) минеральных и газообразных примесей. Источниками поступления их в питательную воду являются присосы охлаждающей воды в конденсаторе, проскоки в системе подготовки добавочной воды и коррозионные процессы в конденсатном и питательном трактах, а также в самом ПГ. В общем случае питательная вода любого ПГ на выходе в экономайзер — раствор некоторых твердых и газообразных веществ, содержащий коллоидные и твердые частицы. При парообразовании происходит упаривание растворов, и при определенных паросодержаниях и характеристиках пароводяной смеси начинается выпадение накипи на поверхностях теплообмена испарителя.

Другой физико-химический процесс, также тесно связанный с гидродинамикой, — унос примесей воды с насыщенным паром в пароперегреватель и далее в паровую турбину. В ПГ с многократной циркуляцией имеют место две разновидности уноса примесей с паром. Одна из них представляет собой механический унос частичек влаги, а другая — унос веществ, растворимых в паре.

В прямоточных ПГ с паром уносятся примеси веществ, растворимых в нем. Унос примесей воды паром вместе с ее частичками является сложным сочетанием физико-химических и гидродинамических явлений. Несмотря на то что этот вид уноса наиболее изучен, борьба с ним довольно сложна, особенно при высоких параметрах и больших производительностях ПГ. Изучение второго вида уноса началось сравнительно недавно, но к настоящему времени благодаря работам советских исследователей (МЭИ, ЭНЙН им. Г. М. Кржижановского и др.) достигнуты определенные успехи, позволяющие создавать для ПГ условия, практически обеспечивающие заданное качество пара.

Коррозионные процессы во втором контуре протекают в более сложных условиях вследствие взаимодействия металла с растворами разных составов и концентраций.

При выборе шкафного газорегуляторного бытового пункта, для понижения давления газа с высокого на низкое для домашнего применения особенно важно обращать внимание на качество и надежность изделия. Газорегуляторный пункт ГРПШ 400 будет оптимальным в этом плане выбором.

Парогенера́тор — теплообменный аппарат для производства водяного пара с давлением выше атмосферного за счёт теплоты первичного теплоносителя, поступающего из ядерного реактора.

Транспортировка парогенератора ПГВ-1000 на Балаковскую АЭС

Парогенераторы применяются на двух- и трёхконтурных АЭС. На одноконтурных их роль играет сам ядерный реактор. Парогенераторы, наряду с конденсаторами турбины и промежуточными теплообменниками (при трёхконтурной схеме), являются основными теплообменниками АЭС, от характеристик которых существенно зависят КПД и экономические характеристики станции.

Содержание

Парогенератор на АЭС [ ]

Схема теплопередачи водоводяного реактора. Красным показан первый контур; сине-голубым второй контур с турбиной. Эти контуры обмениваются теплом в парогенераторе. Справа показан конденсатор пара и охлаждающий его поток воды из пруда-охладителя.

Горизонтальный парогенератор слева и вертикальный справа. 1 — коллектор питательной воды (вход 2-го контура) 2 — теплообменные трубки (внутри 1-й контур) 3 — вертикальные коллектора (горизонтальный ПГ) и горизонтальная трубная доска (вертикальный ПГ), вход и выход теплоносителя 1-го контура 4 — наиболее вероятные места скопления шлама

[1] На большинстве атомных электростанций используется типовая схема преобразования атомной энергии в электричество: ядерные реакции греют теплоноситель (чаще всего воду). Горячая вода из реактора прокачивается насосами через парогенератор, где отдает часть тепла, и снова возвращается в реактор. Поскольку эта вода находится под большим давлением, она остается в жидком состоянии(в современных реакторах типа ВВЭР около 160 атмосфер при температуре ~330 °C). В парогенераторе это тепло передается воде второго контура, которая находится под гораздо меньшим давлением (половина давления первого контура и менее), поэтому закипает. Образовавшийся пар поступает на паровую турбину, вращающую электрогенератор, а затем в конденсатор, где пар охлаждают, он конденсируется и снова поступает в парогенератор. Конденсатор охлаждают водой из внешнего открытого источника воды (например, пруда-охладителя).

И первый и второй контур замкнуты, что снижает вероятность утечки радиации. Размеры конструкций первого контура минимизированы, что также снижает радиационные риски. Паровая турбина и конденсатор не взаимодействуют с водой первого контура, что облегчает ремонт и уменьшает количество радиоактивных отходов при демонтаже станции.

Типовой парогенератор состоит из тысяч трубок, по которым прокачивается теплоноситель первого контура. Трубки погружены в теплоноситель второго контура. Понятно, что за время длительной (десятки лет) службы станции в трубках могут развиться дефекты. Это может привести к утечке теплоносителя первого контура во второй. Поэтому при плановых остановках реактора состояние теплообменных трубок контролируют и перекрывают (глушат) дефектные. В редких случаях приходится менять парогенератор целиком, но обычно срок службы парогенератора равен сроку службы реактора.

Классификация и принцип действия [ ]

[2] Парогенератор представляет собой рекуперативный теплообменный аппарат, в котором тепловая энергия передаётся от теплоносителя первого контура к рабочему телу второго контура через поверхность теплообмена и таким образом генерируется пар, питающий турбину. При трёхконтурной схеме (реактор на быстрых нейтронах) имеются также промежуточные теплообменники. Тепло через них передаётся от первого контура во второй (оба жидкометаллические), а в парогенераторах происходит передача тепла от второго контура в третий, водяной.

Схема первого контура реактора ВВЭР-1000. CP-1,2,3,4 — циркуляционные насосы; SG-1,2,3,4 — парогенераторы; NR — ядерный реактор; P — компенсатор давления

В состав парогенератора могут входить различные элементы: экономайзер, испаритель, пароперегреватель, промежуточный пароперегреватель (промперегрев также может осуществляться в специальных теплообменниках, не входящих в состав парогенератора).

Автоматическое регулирование парогенераторов [ ]

[3] Задачей системы автоматического регулирования парогенератора является обеспечение требуемой нагрузки, постоянство параметров перегретого пара и наиболее экономичное сжигание топлива. Проблемой регулирования является зависимость различных параметров друг от друга. Так, изменение расхода питательной воды влияет на производительность агрегата, давление и температуру пара. Основным параметром регулирования является температура перегретого пара, т.к. на нее влияет изменение большинства параметров. Так, парогенератор представляет собой сложный объект регулирования, с многими взаимосвязанными параметрами, поэтому автоматическое регулирование занимает важное место для нормальной работы парогенератора.

Технологические защиты парогенераторов [ ]

При нарушении нормального режима работы парогенератора происходит отклонение регулируемой величины от заданных. Во избежание аварийных ситуаций в работе парогенератора необходимо иметь значение, при котором будет срабатывать защита. Такие значения называют уставкой срабатывания. Сигналы защиты обычно бывают звуковыми или/и световыми, отображающиеся на щите управления.

Классификация защитных устройств [ ]

Защитные устройства, используемые в системах защиты парогенератора, бывают следующими:

§ 1.3. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ТИПЫ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ АЭС

Производство рабочего пара на АЭС осуществляется или в ядерных реакторах, или в специальных: теплообменных установках — ПГ.
В ядерных реакторах помимо теплофизических и физико-химических процессов, свойственных обычным теплообменным установкам, протекают и нейтронно-физические процессы, обусловливающие специфичность этих агрегатов и выделение их в особый класс теплообменных аппаратов.
В силу этого одновременное рассмотрение реакторных и парогенераторных установок АЭС в одном учебном курсе является нецелесообразным. Однако следует иметь в виду, что основные закономерности теплофизических и физико-химических процессов, протекающих в парогенераторах АЭС и в реакторах, охлаждаемых водным теплоносителем, во многом идентичны. Для реакторных установок необходим учет влияния на эти процессы весьма высоких тепловых нагрузок, более высоких скоростей теплоносителей и ионизирующего излучения.
Парогенератор АЭС представляет собой единичный теплообменный аппарат или их совокупность. В парогенераторах осуществляется производство рабочего пара с использованием тепла, отводимого из активной зоны реактора охлаждающей средой, направляемой в поверхности нагрева парогенератора. Этот агрегат наряду с ядерным реактором и паровой турбиной относится к основному оборудованию двухконтурной паротурбинной АЭС. В первый период развития ядерной энергетики парогенераторов были установлены и на нескольких одноконтурных АЭС в целях выявления их степени надежности и безопасности (рис. 1.3 и 1.4). Основные характеристики парогенераторов АЭС такие же, как и парогенератор ТЭС: паропроизводительность, параметры пара и температура питательной воды. Важным показателем качества пара является его чистота (т. е. содержание примесей), а для насыщенного пара и влажность. В общем случае парогенератор состоит из подогревательного (водяной экономайзер), паропроизводящего (испаритель) и перегревательного (пароперегреватель) элементов. Они могут быть совмещены в едином корпусе или же выполняться в виде самостоятельных теплообменников, включенных по охлаждающей реактор и нагреваемой в парогенераторах среде. Нагреваемая среда (вода, пароводяная смесь, пар) называется рабочим телом. Охлаждающая реактор среда называется первичным теплоносителем или просто теплоносителем. Движение рабочего тела в экономайзере и пароперегревателе однократное, принудительное. По способу организации рабочего тела в испарителе парогенератора делятся на две группы: с многократной циркуляцией и прямоточные.
Испарители с многократной циркуляцией в свою очередь разделяются на испарители с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией.
В соответствии с этим и парогенераторы в целом делятся на три типа: прямоточные, с естественной циркуляцией и с многократной принудительной циркуляцией.
Прямоточные парогенераторы характеризуются включением всех элементов в одну последовательную цепь с однократным принудительным движением в них рабочего тела за счет напора, создаваемого питательным насосом (см. рис. 3.9). Парогенераторы с естественной циркуляцией характеризуются многократным проходом воды через поверхность нагрева испарителя за счет естественного напора, возникающего из-за разности масс столбов жидкости, проходящей через опускную систему, и пароводяной смеси — через подъемную.
Испаритель является замкнутым контуром (см. рис. 3.18, а). Парогенераторы с многократной принудительной циркуляцией также имеют многократное движение воды в замкнутом контуре испарителя, но за счет напора, создаваемого циркуляционным насосом, включенным в опускную систему (см. рис. 3,18, б).
По виду первичного теплоносителя парогенераторы делятся на две группы: с жидкими теплоносителями и с газообразными. Движение теплоносителя принудительное. Показатель, характеризующий тепловую экономичность парогенераторов, — КПД. В парогенераторах имеет место только один вид потери тепла — в окружающую среду, но он невелик: 1—2 % тепловой мощности парогенератора.

§ 1.4. ТРЕБОВАНИЯ К ПАРОГЕНЕРАТОРАМ АЭС

Теплообменные аппараты широко применяются во многих отраслях промышленности: энергетике, химической и нефтеперерабатывающей промышленности и др.
Поэтому целесообразно рассмотреть требования, предъявляемые к парогенераторам АЭС, и определить соответствие существующих типов теплообменных аппаратов этим требованиям.
Основные требования к парогенераторам АЭС.

Схема парогенератора и конструкция его элементов должны обеспечить необходимую производительность и заданные параметры пара при любых режимах работы АЭС. Выполнение этого требования предусматривает наиболее экономичную работу станции как при нормальной, так и при переменных нагрузках.
Единичная мощность парогенератора должна быть максимально возможной при заданных условиях. Это требование связано с улучшением технико-экономических показателей при укрупнении мощности единичного агрегата.
Все элементы парогенератора должны обладать безусловной надежностью и абсолютной безопасностью. Поверхность теплообмена в парогенераторах выполняется из большого числа труб малого диаметра, т. е. в ней сосредоточивается большое число соединений труб первого радиоактивного контура. В связи с этим надежность работы АЭС в значительной степени определяется надежностью работы парогенератора . Необходимо правильно решать вопросы радиационной защиты и обеспечивать прочность всех элементов конструкции.
Соединения элементов и деталей парогенератора должны обеспечивать плотность, исключающую возможность перетечек из одного контура в другой. Сколько-нибудь существенное попадание теплоносителя в рабочее тело недопустимо, так как паротурбинный контур не имеет биологической защиты. Проникновение рабочего тела в первый контур приведет к повышению радиоактивности теплоносителя и отложению радиоактивных продуктов коррозии и первом контуре. Наиболее опасны отложения продуктов коррозии на твэлах. В этом случае может произойти резкое уменьшение теплоотвода.

Рис. 1.9. Схема поверхностного рекуперативного теплообменника:
1— корпус теплообменника; 2 — поверхность теплообмена; 3 —камеры (подводящая отводящая один из теплоносителей); 4 — трубные доски; 5-патрубки.

5. парогенератора должен вырабатывать пар необходимой чистоты, что обеспечит надежность высокотемпературных пароперегревателей, а также надежную и экономичную работу турбины.

6. Конструкция элементов парогенератора должна быть проста и компактна, должна обеспечивать удобство монтажа и эксплуатации, возможность обнаружения и ликвидации повреждений, возможность полного дренирования.

7. Схема и конструкция парогенератора должны обеспечить высокие технико-экономические показатели. При проектировании парогенератора бывают заданными вид и параметры теплоносителя и рабочего тела на входе и выходе. Поэтому особое значение для получения оптимальных технико-экономических показателей парогенератора имеет правильный выбор его конструкционной схемы, материалов, размеров элементов поверхностей теплообмена, скоростей теплоносителя и рабочего тела. Необходимо принимать меры для снижения потерь в окружающую среду.

Теплообменные аппараты по способу передачи тепла (принципу действия) делятся на две группы: смешивающие и поверхностные. В первых передача тепла осуществляется при смешении теплоносителя и рабочего тела в одном объеме, без поверхности теплообмена. Очевидно, что такой теплообменник наиболее эффективен и прост. Однако принцип смешения противоречит основным требованиям к парогенераторам АЭС. Поверхностные теплообменники, в свою очередь разделяются на регенеративные и рекуперативные. В теплообменниках регенеративного типа теплоноситель и рабочее тело попеременно проходят через теплопередающую поверхность. Во время движения горячего теплоносителя поверхность аккумулирует тепло, которое затем отдается рабочему телу во время его прохода через данную поверхность. Регенеративный тип теплообменника, очевидно, неприменим в парогенераторах, так как невозможно достичь абсолютной плотности контуров и предотвратить переток теплоносителя и рабочего тела из одного контура в другой. В рекуперативных теплообменниках (рис. 1.9) обе среды одновременно проходят через поверхность нагрева, а тепло от первичного теплоносителя передается рабочему телу через разделяющую их стенку. Такой принцип действия теплообменника дает возможность разработать теплообменный аппарат в соответствии со всеми требованиями, предъявляемыми к парогенераторам АЭС. Следует оговорить, что обоснование типа теплообменника проведено исходя из существующей в настоящее время технологической схемы производства рабочего пара на двухконтурных АЭС.
Конкретные конструкции теплообменников различаются конфигурацией поверхности теплообмена и схемой омывания ее теплоносителем и рабочим телом, конструкцией корпуса, типом камер и т. д. Конструкционное оформление теплообменников — парогенераторов АЭС — во многом определяется параметрами и свойствами теплоносителей первого контура.

Парогенератор - это специальный аппарат, который предназначен для производства водяного пара с давлением выше атмосферного. Как правило, выработка водяного пара в аппарате происходит за счет нагрева рабочей среды (например, воды), электрическими нагревательными элементами (электродами, ТЭНами, ВЧ излучением и пр.), хотя существуют и другие типы аналогичных устройств. В их числе можно назвать парогенераторы, в которых пар получают за счёт тепла сжигаемого топлива: газа, мазута, дизельного и комбинированного топлива, а так же узкоспециальные аппараты, служащие для получения вторичного пара, поступающего в турбину атомных электростанций. Поскольку атомные станции в наши дни входит в число общедоступных производств и не является объектом частного бизнеса, то в данной статье останавливаться на сверхсложных "атомных" парогенераторах для них мы не будем, а остальные рассмотрим самым подробным образом.

Несколько слов в пользу парогенераторов разных типов

Самыми удобными и эффективными на сегодняшний день для различных видов производств считаются промышленные парогенераторы с электронагревателями – компактные, достаточно мощные и производительные. Относительно небольшой объем воды, необходимый для работы среднестатистического электрического парогенератора, позволяет сократить до минимальных значений время ее нагрева и практически полностью исключить потери энергии при остановке аппарата. Вместе с тем, при больших колебаниях в паропотреблении, выгоднее использовать корпусные парогенераторы на жидком или газообразном топливе с большим водным объемом. Но самое главное их преимущество заключается в том, что топливные генераторы автономны и способны работать не только в промышленных помещениях, но и в условиях улицы, где нет энергосети.

Устройство парогенераторов

Конструктивно промышленный парогенератор достаточно сложен, поскольку состоит из целого ряда механических и электронных компонентов, деталей и устройств. Вместе с тем, существует большое разнообразие парогенераторов от разных производителей и для разных задач, каждый из которых конструктивно отличен от другого, но основные части в них примерно одинаковы. Принципиальными составными частями прямоточного (когда вода подается из магистрали) парогенератора являются: каркас, котел (внутренняя часть), электронное оборудование. Парогенераторы, которые предназначены для использования вне пределов досягаемости магистральных водопроводов, дополнительно оснащаются специальным электронасосом для подачи воды.

Каркас парогенератора является основой, на которой размещены все основные функциональные модули. Котел электрическогопарогенератора – это резервуар для воды, в верхней части которого присутствует отделенное пространство защищенное крышкой, крепящейся к фланцу, в котором находятся электрические соединения электродов или ТЭНов. Сами нагревательные элементы расположены внутри котла. Котел устанавливается на опорных ножках. В газовых и жидкотопливных парогенераторах, основой конструкции является стальной свитый кольцами парообразующий змеевик, который находится внутри топочного пространства котла установленного на опорных ногах. Стенки котла изнутри изолированы утеплителем. В топке находится горелка (для газа) или форсунка (для жидкого топлива). Вода в змеевик поступает из специального бака, куда периодически закачивается насосом.

В зависимости от конструкции и назначения, промышленный парогенератор может быть оснащен следующим измерительным оборудованием: датчики уровня жидкости и давления, релейные и автоматические выключатели, различные вентили, амперметры, сигнальные лампы и многое другое. Схема парогенератора может предусматривать наличие предохранительного клапана, который открывается при выходе из строя реле давления. Все вышеперечисленное необходимо для нормального функционирования и контроля над работой парогенератора, в тех или иных условиях.

Принцип работы

Вода из магистрального водопровода через вентиль подается в котел парогенератора, наполняя его до тех пор пока уровень воды не покроет определенную часть установленных в котле электронагревательных приборов – электродов или ТЭНов. После этого через воду начинает проходить ток (если нагрев осуществляется электродами) или вода нагревается ТЭНами. Это вызывает закипание и превращение соприкасаемой с нагревателями воды в пар. За уровнем воды в парогенераторе следят датчики наверху и внизу котла. При достижении водой высокого уровня, подача воды прекращается - после сигнала верхнего датчика закрывается впускной клапан. В процессе испарения уровень воды падает, а когда достигает минимально допустимого уровня, срабатывает нижний датчик, клапан открывается, и вода вновь начинает поступать в котел. Получаемый влажный пар отводится из парогенератора через специальный отвод с вентилем.

Газовые и жидкотопливные парогенераторы

В парогенераторах работающих на газе или жидком топливе (мазут, дизельное топливо и т.д.), для нагрева воды используется одна или несколько горелок или форсунок, расположенных в камере сгорания. Стенки камеры сгорания образованы кольцами змеевика, однако существуют конструкции, когда змеевик может быть расположен и в верхней части парогенератора, а горелка или форсунка внизу, хотя принцип нагрева воды и получения пара у них один и тот же. При прохождении воды по спиральной трубе змеевика, она нагревается горелкой и превращается в пар. Если потребителю необходим сухой пар, то, на его выходе из змеевика устанавливают дополнительно сепаратор, где происходит отделение от пара остатков влаги. Таким образом, сухой пар из сепаратора поступает в эксплуатацию, а вода проходит через конденсатоотводчик назад, в бак для питательной воды. Если уровень влажности пара не критичен для потребителя, то он идет напрямую из змеевика в эксплуатацию.

Общие принципы работы парогенераторов

Разновидности парогенераторов

Газовые и жидкотопливные парогенераторы

Промышленные парогенераторы прямого сгорания работают на газе, дизельном топливе, мазуте и т.д. Парообразователь такогопарогенератора состоит из одной непрерывной спиралеобразной трубы (змеевика), скрученной таким образом, что представляет собой камеру сгорания, внутри которой находится нагревательный элемент – горелка или форсунка. Автономность парогенераторовэтого типа позволяет устанавливать их внутри компактных контейнерных котельных.

Существуют парогенераторы закрытого и открытого типа. В первом случае, парогенератор предназначен для выработки пара в закрытых системах, предполагающих возврат конденсата обратно в парогенератор для повторного превращения в пар. Во втором случае, парогенератор используют в открытых системах, где конденсат в парогенератор не возвращается.

Где используются

Главным образом промышленный парогенератор можно увидеть на тех производствах, где пар принимает непосредственное участие в технологическом процессе. В частности, парогенератор необходим для таких процессов как: формование, тиснение, сушка или увлажнение, приготовление пищи, уборка и обезжиривание, стерилизация, вулканизация, отопление и т.д. Из перечисленного становится очевидным, что парогенераторы жизненно необходимы в очень большом диапазоне человеческой деятельности, включая почти все отрасли промышленности и коммунальную сферу. В пищевой отрасли парогенератор незаменим при варке колбасных изделий и размораживании мяса, для термообработки консервов и их вакуумной укупорке, для расстойки теста, производства сгущенного молока, многих видов кондитерских, кисломолочных изделий и т.п.

В строительстве промышленный парогенератор применяют для пропаривания бетона, удаления снега и льда с конструкций и арматуры в зимний период. В сельском хозяйстве для запаривания кормов для животных, удаления пуха и пера с забитой птицы, приготовления субстрата для выращивания грибов. В табачной промышленности парогенераторы необходимы для поддержания нужного уровня влажности в производственных помещениях, в деревообрабатывающей промышленности – для сушки пиломатериалов, в легкой – для придания формы швейным трикотажным изделиям в процессе глажки. Медики используют пар для стерилизации инструментов, а виноделы для переработки винограда и фруктов. И это только сотая часть, где парогенератор можно и нужно использовать, дабы добиться максимального успеха в бизнесе.

Читайте также: