ПАРОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Предлагаемое техническое решение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в системах пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки.
Известно парораздающее устройство барботажной колонки, состоящее из перфорированного цилиндрического колпака, установленного на пароподводящей трубе и обеспечивающее безпульсационный режим работы барботажной колонки за счет создающейся паровой подушки снаружи пароподводящей трубы (Агеев А.Г., Карасев В.Б. и др. Сепарационные устройства АЭС. - М.: Энергоиздат, 1982). Недостатком данного устройства является то, что устройство не сможет обеспечивать безпульсационный режим работы при низких расходах и при изменении направления движения пароводяной смеси в пароподводящей трубе, что может привести к возникновению гидроударов.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является барботажное устройство для конденсации пара из паровоздушной смеси при аварии на атомной электростанции, (а.с. №1254935 от 06.07.1984) состоящее из заполненного водой бассейна, с устанавливаемым в нем пароподводящим каналом, таким образом, что между дном бассейна и нижним концом пароподводящего канала образован зазор. Пароподводящий канал окружен закрытым коробом, образующим камеру приема пара и имеющим отверстия на боковой поверхности, расположенные под уровнем воды. Вокруг короба установлена перегородка, нижний конец которой расположен с зазором относительно днища бассейна.
Техническое решение по авторскому свидетельству позволяет повысить надежность устройства путем снижения интенсивности возникающих в нем гидравлических ударов при конденсации пара.
Недостатком данного устройства является возможность заброса холодной воды из емкости с запасом воды в пароподводящий канал при пульсационных режимах работы устройства
Решаемая техническая задача - создание пароприемного устройства для системы пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки, исключающего возможность заброса холодной воды в пароподводящий канал из емкости с запасом воды за счет использования естественной циркуляции и равномерного распределения пароводяной смеси для эффективной сепарации из нее пара.
Решение поставленной задачи позволяет повысить надежность работы системы пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки и установки в целом.
Поставленная задача решается за счет того, что в пароприемном устройстве, размещенном в емкости с запасом воды, установленном на выходном участке пароподводящего канала, и включающем камеру приема пара, образованною перегородкой, и буферную камеру, имеющую боковую поверхность, буферная камера снабжена днищем и крышкой, установленной относительно боковой поверхности с возможность образования канала, соединяющего полость буферной камеры и камеры приема пара с емкостью запаса воды, а камера приема пара расположена в полости буферной камеры, гидравлически снизу и сверху сообщена с последней и снабжена по вертикали как минимум одним перфорированным щитом, причем на боковой поверхности крышки выполнены отверстия.
Суть технического решения поясняется чертежом, где изображен общий вид пароприемного устройства.
Пароприемное устройство предназначено для отвода пара и используется в системе пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки. Система пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки на чертеже не показана.
Составляющей частью этой системы является емкость с запасом воды 1, в которой размещено пароприемное устройство ниже уровня воды (теплообменник), установленное на выходном участке пароподводящего канала 2, причем выходной участок пароподводящего канала 2 расположен в нижней части емкости 1.
Пароприемное устройство состоит из камеры 3 приема пара, предназначенной для сепарации пара и гидравлически соединенной с буферной камерой 4, обеспечивающей накопление насыщенной воды.
Камера 3 приема пара образована вертикальной перегородкой 5, гидравлически соединена снизу и сверху с буферной камерой 4 и снабжена как минимум одним перфорированным щитом 6, выполненным из листа с отверстиями, установленным горизонтально и обеспечивающим равномерное распределение и сепарацию пара в камере 3.
Буферная камера 4 образована вертикальной перегородкой 5, боковой стенкой 7 и днищем 8, снабжена крышкой 9, и имеющей на боковой поверхности отверстия 10. Поверхность крышки 9 установлена с зазором относительно боковой стенки 7 буферной камеры 4 и образующим канал 11 для отвода пара.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Пар или пароводяная смесь из пароподводящего канала 2 системы пассивного отвода тепла с определенным расходом поступают в камеру 3 приема пара. Восходящий поток пара или пароводяной смеси равномерно распределяется и частично сепарируется по высоте камеры 3 за счет установленных горизонтально перфорированных щитов 6. Отсепарированный пар и насыщенная вода поступают в буферную камеру 4, а по каналу 11 и отверстия 10 в крышке 9 пар и вода отводятся в емкость с запасом воды 1, где пар конденсируется. В зазоре между крышкой 9 и боковой стенкой 7 буферной камеры 4 на границе раздела фаз пар-вода образуется гидрозатвор, а между буферной камерой 4 и камерой 3 приема пара возникает естественная циркуляция, так как средняя плотность пароводяной смеси в камере - 3 ниже, чем плотность воды в буферной камере 4. Площадь проходного сечения каналов, сообщающих камеру 3 с буферной камерой 4, и отверстий в перфорированных щитах 6 выбирается таким образом, чтобы естественная циркуляция воды осуществлялась в направлении из буферной камеры 4 в камеры 3 приема пара через нижнюю часть перегородки 5. Вода, поступающая из буферной камеры 4 в камеру 3, смешивается с пароводяной смесью, поступающей из пароподводящего канала 2 системы пассивного отвода тепла.
Чем выше кратность циркуляции между камерой 3 приема пара и буферной камерой 4 по отношению к расходу пароводяной смеси, тем быстрее осуществляется замещение исходно «холодной» воды в камерах горячей водой с температурой, близкой к линии насыщения. Таким образом, обеспечивается необходимый запас горячей воды.
В пульсационных режимах работы, при изменении направления расхода по пароподводящему каналу 2 вода, прогретая до температуры, близкой к линии насыщения, поступает обратно в пароподводящий канал 2, заполненный пароводяной смесью. При этом конденсационные удары в пароподводящем канале 2 либо отсутствуют, либо очень слабы. В камеры 3 и 4 пароприемного устройства при этом поступает «холодная» вода из емкости с запасом воды 1, которая при восстановлении положительного расхода в контуре системы пассивного отвода тепла замещается водой с температурой, близкой к линии насыщения. Таким образом, процесс с изменением направления расхода воды в контуре системы пассивного отвода тепла может повторяться. При этом попадания «холодной» воды из емкости с запасом воды 1 в пароподводящий канал 2 не происходит. Объем воды в камерах 3 и 4 пароприемного устройства выбирается равным или превышающим объем пароподводящего канала 2 или того участка, где могут возникнуть конденсационные гидроудары. В зависимости от условий применения пароприемного устройства количество камер может быть изменено.
Применение предлагаемого пароприемного устройства в системе пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки позволяет повысить надежность работы системы и установки в целом.