Парогенератор низкого давления принцип работы

Обновлено: 10.05.2024

Корпус диаметром 5,3 м имеет высоту 24,6 м при толщине стенки более 30 мм. Поверхности теплообмена расположены внутри прямоугольного кожуха, имеющего плотное присоединение к подводящему газ патрубку. Нижняя часть кожуха не имеет плотного соединения с днищем корпуса. Поверхности теплообмена выполнены в виде горизонтальных змеевиковых пакетов. Общая их площадь 9247 м2; 77 % общего количества выработанного пара имеет повышенные параметры и 23 % — низкие.
Для увеличения площади поверхности теплоотдачи от газа к стенке в испарителях и экономайзерах применены ошипованные трубы. Ошиповка труб — дорогостоящая и сложная технологическая операция. Шипы (ребра) существенных размеров могут быть укреплены на трубах только приваркой. Особое значение для теплообмена помимо оптимальных размеров и формы шипов имеет плотность контакта шипа со стенкой по всей площади соприкосновения. Для этого после приварки шипов стенки трубок раздаются посредством создания внутри труб соответствующего давления. Ошиповка позволила в 4 раза увеличить поверхность труб со стороны, омываемой газом. Общее число шипов, приваренных к трубам одного парогенератора, составляет примерно 11 млн. Элемент ошипованной трубки представлен на рис. 4.28. Для испарительных труб диаметром 51 мм применены шипы овальной формы высотой 25 и длиной 13 мм. По окружности трубы расположено 8—12 шипов с шагом вдоль оси трубы 13 мм.
Из-за большой длины змеевики имеют несколько сварных соединений. Для обеспечения высокого качества сварка проводилась в заводских условиях. На заводе змеевики собирались в отдельные пакеты с таким расчетом, чтобы последние проходили внутрь корпуса через верхний патрубок. Каждая секция поверхности теплообмена состоит из двух трубных пакетов, между которыми предусмотрен вертикальный монтажный зазор. Между секциями по высоте имеются свободные пространства с люками в обшивке, что позволяет проверить осмотр и ремонт секций. Соединяют секции между собой и присоединяют их к раздающим и сборным коллекторам при монтаже.
Вывод труб из корпуса осуществляется через газовую рубашку, предотвращающую возникновение температурных напряжений в стенке корпуса.
В испарителях принята многократная принудительная циркуляция.

Рис. 4.31. Секционный парогенератор для АЭС с газовым теплоносителем (проект, СССР):
1 — крышка; 2 — биологическая защита; 3 — подводящие и отводящие трубопроводы; 4 — секции промежуточного пароперегревателя; 5 — секции высокого давления; 6 — выход пара промежуточного перегрева; 7 —выход пара высокого давления; 8 — вход пара промежуточного перегрева

Рис. 4.32. Парогенератор АЭС А-1:
1 — водяной экономайзер низкого давления; 2 — испаритель низкого давления; 3 — сепарационный барабан низкого давления; 4 — пароперегреватель низкого давления; 5 — водяной экономайзер повышенного давления; 6 — испаритель повышенного давления; 7 — сепарационный барабан повышенного давления; 8 — пароперегреватель повышенного давления; 9 — обшивка с тепловой изоляцией

Первым по ходу гелия расположен промпароперегреватель. Пар к нему подводится по кольцевому каналу, а отводится из него по центральной трубе опорного цилиндра.
Вес трубных пучков парогенератора воспринимается сферическим днищем, от которого через оболочку передается корпусу реактора. Для парогенераторов с газовым теплоносителем перспективными могут оказаться также корпусные секционно-модульные конструкции и конструкции типа труба в трубе или пучок труб в трубе с продольным обтеканием поверхности теплообмена.
Секционно-модульная конструкция парогенератора предложена в проекте установки с реактором на быстрых нейтронах, охлаждаемым гелием, Б ГР-350. Парогенераторы (рис. 4.31) располагаются в четырех цилиндрических шахтах в стенке железобетонного корпуса реактора. В прямоточном парогенераторе производится пар давлением 17 МПа и температурой 540°С, а также осуществляется перегрев пара, отбираемого из промежуточной ступени турбины, давлением 5 МПа. Соответственно поверхность теплообмена состоит из двух секций — промежуточного пароперегревателя и высокого давления. Последняя объединяет экономайзерную, испарительную и пароперегревательную части высокого давления.
Обе секции состоят из модулей, соединенных параллельно по рабочему телу и теплоносителю. Модули выполнены из отдельных элементов, соединенных последовательно. Каждый элемент конструкционно представляет собой один слой многозаходных винтообразных змеевиков, навитых на трубу-вытеснитель диаметром 80 мм. Вытеснитель служит также опорой для дистанционирующих пластин модуля.
В шахте парогенератора размещаются 13 секций, имеющих отдельные подводы питательной воды и отводы пара, а также отдельные подводы и отводы пара промежуточного перегрева.
Подводящие и отводящие трубы в верхней части парогенератора имеют изгибы для компенсации температурных удлинений. Гелий давлением 15,7 МПа и температурой 630 °С поступает в парогенераторы через перфорированную часть металлического кожуха-корзины парогенератора и последовательно омывает поверхность теплообмена промежуточного пароперегревателя и пароперегревательную, испарительную и экономайзерную части секций высокого давления. из парогенератора гелий проходит в газодувку, которой подается в активную зону реактора.
На рис. 4.32 представлена схема парогенератора АЭС А-1 (ЧССР), поверхность теплообмена которого выполнена по типу пучок труб в трубе. Рабочее тело движется внутри труб, теплоноситель,— в межтрубном пространстве. в парогенераторы вырабатывается пар двух давлений: 2,7 МПа и 400 °С в секциях высокого давления и 0,2 МПа и 180 °С в секциях низкого давления. Параметры газа: давление 5,6 МПа, температура на входе в парогенераторы 425 °С и на выходе из него 95 °С. Поверхность теплообмена секции набрана из трубы наружным диаметром 22 мм. Корпус секции изготовлен из трубы наружным диаметром 159 мм.

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:

Парогенератор – это специализированный аппарат, предназначенный для создания сухого и влажного пара под давлением. В основном парогенераторы используют для обслуживающей сферы и для обеспечения производственных процессов.

Промышленные парообразователи применяются в табачной, деревообрабатывающей, лёгкой и пищевой отрасли, а также в строительстве, медицине и топливном хозяйстве. При помощи данного устройства можно проводить термообработку различных инструментов, перерабатывать фрукты и овощи, изготавливать колбасы, а зимой удалять лед. Помимо этого, парогенераторы применяют для сушки и уборки пиломатериалов, обезжиривания поверхности и т.д.

Устройство парогенератора

Промышленный парогенератор включает в себя несколько основных блоков:

Каркас. Это основа, на которой расположены все основные функциональные узлы аппарата.
Котёл. Он является резервуаром, который оснащен специальными датчиками, контролирующими оптимальные минимально допустимые уровни жидкости.
Электроника. Это совокупность сверхточных датчиков, которые необходимы для правильного функционирования устройств. А также для того чтобы обеспечивался полноценный контроль над каждым этапом производства пара.
Датчик давления. Он контролирует внутреннее давление устройства и показатели давления выходящего пара.
Электрический насос. С его помощью производится подача воды в котёл. Он подбирается исходя из производительности парообразователя.

Агрегат вырабатывает водяной пар за счет того, что нагревает рабочую среду (например, воду) электрическими элементами нагрева, однако существуют и другие подобные аппараты.

Виды парогенераторов

Электрический парогенератор — главной особенностью такого вида промышленного оборудования является то, что в нем электрическая энергия превращается в тепловую, то есть в пар.
Один из самых распространённых методов – производство пара при помощи ТЭНов разных мощностей. Данный парогенератор имеет простую конструкцию, недорогой в производстве, им удобно пользоваться, и он легко заменяем, если это необходимо;
Электродный парогенератор. Его основа − электропроводность воды. Принцип работы такого парогенератора в том, что напряжение подаётся на погруженные в воду электроды. Благодаря этому обеспечивается прохождение электрического тока через воду. Так как вода – это прекрасный проводник, то в процессе прохождения сквозь неё тока выделяется Джоулево тепло. И соответственно, под его воздействием происходит превращение воды в пар.
ВЧ-излучение. Такой способ ещё называют индукционным нагревом. В данном случае вода в парообразователе нагревается по принципу действия, схожему с работой СВЧ-печи. То есть образование пара осуществляется при помощи облучения высокочастотных волн. Так как для ВЧ излучения требуются особые меры изоляции его от окружающих, то такой способ в парогенераторах промышленного типа используют довольно редко.
Газовый парообразователь. Такие генераторы способны работать на газообразном топливе всех видов, в том числе на сжиженном газе. Если имеется доступ к магистральному газопроводу, то данный аппарат будет оптимальным вариантом. Главными преимуществами газового парогенератора являются: дешевый энергоноситель (газ); высокий КПД; компактность; простота в установке и в использовании; экологическая безопасность. А также есть возможность получать насыщенный и ненасыщенный пар разного давления. Кроме того, газовый парообразователь взрывобезопасен, так как отсутствует большой водяной объем под высоким давлением.
Дизельный парогенератор. Работает на дизельном топливе и мазуте. Такой генератор обладает высокой мощностью. Его парообразователь, представляет собой одну непрерывную спиралеобразную трубу (змеевик). Имеет камеру сгорания, в которой находятся нагревательные элементы. Данный тип оборудования отличается автономностью, что позволяет устанавливать его в небольших котельных-контейнерах.
Комбинированный генератор высокого давления. Обладает способностью работать на газе и жидком топливе всех видов. Это обусловлено тем, что оборудование имеет горелки разного типа. Такой промышленный парообразователь – самый востребованный на крупных производствах.

Имеется также открытый и закрытый тип парогенераторов. Оборудование первого типа используется в открытой системе, где конденсат не возвращается в генератор. Второй тип установки вырабатывает пар в закрытой системе, предполагающей возврат конденсата назад в парогенератор для того чтобы повторно превратить его в пар.

В основном для получения насыщенного пара в тяжёлой промышленности применяют: газовые, твёрдо- и жидкотопливные, а также комбинированные устройства.

Что нужно учесть выбирая оборудование?

Самым важным аспектом при выборе промышленного парогенератора является его производительность. Она характеризуется количеством пара, генерируемого в оборудовании в установленный временной промежуток (один килограмм пара в час). Исходя из показателей производительности различают три группы парообразователей:

Маломощные. Обеспечивают паропроизводство до двух тонн в час.
Среднемощные. Создают пара до 16 тонн в час.
Высокомощные. Производительность такой габаритной котельной установки составляет от 16 до 82 тонн в час.

Для маленьких предприятий и сферы бытового обслуживания, которым достаточно производства небольшого объёма пара, лучше всего подойдёт мобильный парогенератор. Он незаменим на объектах, которые удалены от стационарных источников тепла. Их можно смонтировать в контейнерах и перемещать транспортом. На некоторых моделях мобильных агрегатов имеются ёмкости для топлива и воды. Другие способны осуществлять забор воды из внешних источников.

Для средних и крупных промышленных объектов хорошо подойдут стационарные парогенераторы, мощность которых не меньше 10 тн /час.

Выбирая оборудование, помимо показателей производительности, следует внимательно отнестись и к тому, каким давлением выходящего пара обладает генератор. В зависимости от сферы деятельности, пар используется различного давления. Следовательно, нужно выбирать такой тип промышленного аппарата, который максимально отвечал бы всем требованиям определённой отрасли. Исходя из параметров давления, можно выделить следующие группы оборудования:

Устройство, имеющее низкий показатель давления, не больше 1 МПа. Применяется в тепличном хозяйстве, мясной и молочной промышленности, в сфере строительства. На предприятиях фармацевтики и нефтепереработки такие установки используют с целью дезинфекции и для обработки различных поверхностей. А химчистки бытового типа применяют их для того чтобы отпаривать вещи из разных тканей.
Устройство со средним давлением, от 1 до 10 МПа. В основном применяется для отопления в жилищах и на производственных объектах, а также с целью обслуживания рабочего процесса небольших фирм.
Устройство высокого давления, от 10 до 22,5 МПа. С помощью такого оборудования отапливают административные, производственные и жилые высотные здания. Кроме того, данный агрегат снабжает паром электрические генераторы и промышленные аппараты.
Устройства сверхкритического давления, больше 22,5 МПа. Такие применяют в тяжёлой промышленности разного рода направлений, от металлургии до нефтепереработки.

Парогенераторы с утюгом

Промышленный парогенератор с утюгом применяют в мини-прачечной, ателье, мини-отеле, а также на производстве по пошиву одежды, в гладильных цехах. Он служит для того чтобы качественно и интенсивно отглаживать большие объёмы ткани. Утюг с парогенератором обладает греющей подошвой и подачей пара. Это такое профессиональное устройство, в котором бойлер греет воду и образовавшийся при этом пар поступает в утюг. Данная комбинация обладает максимальным эффектом при глажке:

Быстро;
Удобно;
Высококачественно.

Плюс ко всему, подобные устройства весьма долговечны, практичны и многофункциональны.

В каких областях применяют мобильный и стационарный парогенератор?

Все парообразователи среднего и высокого давления успешно используются почти в каждом производственном сегменте:

В горнодобывающем комплексе и в нефтепереработке. С помощью парогенераторов: нагнетают пар в пласты нефтяных залежей, оборудуют установки для добычи ископаемых, очищают поверхности трубопровода и цистерн.
В строительной индустрии. В специализированных камерах пропаривают железобетонные изделия, зимой прогревают щебень и песок. А также при помощи парового оборудования изготавливают асфальтобетонную смесь.
Химический и фармацевтический комбинат. Парообразователями проводят стерилизацию и создают благоприятную микроатмосферу в биологической лаборатории.
Пищевые производства. Постоянное парообразование необходимо для рабочих условий при производстве мяса, рыбы, колбасы и молока.
Деревообрабатывающая промышленность. Оборудование применяется для сушки пиломатериалов в паровых камерах, а также для производства целлюлозы и бумаги.

Промышленный парогенератор применяют везде. Область его использования довольно широка и не ограничена вышеперечисленными промышленными сегментами. Большой ассортимент оборудования, с различными функциональными возможностями позволяет подобрать парообразователь, который будет в полной мере адаптирован к рабочим процессам на определенном объекте.

victorchik Академик Москва 2558 10681

Shema_npg. НПГ - непрерывный парогенератор без тэнов (электродный), с регулировкой мощности. Оборудование для перегонки и ректификации.

Elektrod. НПГ - непрерывный парогенератор без тэнов (электродный), с регулировкой мощности. Оборудование для перегонки и ректификации.

Резьба на шпильке может быть сплошная, а может быть только в зоне крепления - для работы аппарата это без разницы.
Необходима фторопластовая втулка, крепящая тэн. Заготовка нарезается приблизительно на 10 мм длиннее полусгона. По центру сверлится отверстие под шпильку, а наружный диаметр обтачивается по диаметру просвета полусгона. Шпилька вставляется в цилиндр из фторопласта, с накинутыми гайками и шайбами. Потом несильно опрессовывается. Через час ещё подтягивается, и через час ещё. Фторопласт очень текуч, герметизация соединения полусгон-втулка-шпилька происходит за счёт сжатия фторопластовой втулки шайбами. На эскизе схематично показана "юбка", образующаяся при сжатии фторопласта.
Обращаю внимание, что верхняя гайка должна упираться в окончание резьбы, либо, если резьба на всю длину шпильки, должна быть зафиксирована сваркой. Иначе при работе НПГ вибрация её "открутит".
Потом всё это вкручивается на сантехуплотнителе во внутренний рабочий бак НПГ, к дну которого и приварены три укороченных муфты. И внутренний, и наружный корпуса у меня полностью из нержавейки, как впрочем и шпилька с гайками и шайбами, и штуцера - верхний отбора пара 1", нижний штуцер слива и подпитки 1/2".
Нижняя гайка, для возможности разборки элетрода, должна быть поставлена на качественный гровер, а лучше - гроверную шайбу. Следом за ней ставим вторую гайку и под неё заводим провод э/питания. Тоже с гроверной шайбой, естественно!

На фотографии видим внешний корпус, под ним находится, естественно, утеплитель, а под утеплителем находится внутренний рабочий корпус.

3. НПГ - непрерывный парогенератор без тэнов (электродный), с регулировкой мощности. Оборудование для перегонки и ректификации.

При этом, например, НПГ с размером рабочего корпуса 200х200х600 мм (длина*ширина*высота) позволяет снимать мощность от 0.2 кВт до 30 кВт, с точностью до 0,15 -0,2 кВт.

Например, в начале перегона включаем НПГ на всю имеющуюся мощность (допустим, на 30 кВт для разгона куба в 500 литров), а буквально через полчаса, после прогрева куба, сбрасываем в НПГ уровень воды до нужного уровня мощности в 5 кВт для отбора голов. После отбора голов практически мгновенно повышаем мощность до 12 кВт и отбираем тело.
Контроль за мощностью осуществляем по визору подачи воды и токовым клещам:

Img_3641. НПГ - непрерывный парогенератор без тэнов (электродный), с регулировкой мощности. Оборудование для перегонки и ректификации.

Tokovie_kleshi. НПГ - непрерывный парогенератор без тэнов (электродный), с регулировкой мощности. Оборудование для перегонки и ректификации.

Очевидная вещь, которую озвучу – для безопасности необходимо наличие качественного и настоящего заземления!

Читайте также: