ПАРОГЕНЕРАТОР СО СВИНЦОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ ИЛИ ЕГО СПЛАВАМИ

Области применения предлагаемого технического решения - атомная и тепловая энергетика, химическая и нефтехимическая промышленность.
Известен парогенератор по патенту РФ №2076268, F22B 1/02, опубл. 1991.07.01, используемый в атомных энергоустановках. Сущность изобретения: в цилиндрическом корпусе размещены теплообменные элементы с раздающими и собирающими коллекторами, объединенные в секции. Коллекторы посредством трубопроводов подключены соответственно к входному и выходному коллекторам. Коллекторы в секциях размещены параллельно друг другу, а их оси в поперечном сечении размещены по окружности, концентричной одному из коллекторов греющего теплоносителя. Каждый элемент выполнен из четного количества плоских спиралей равной длины. Каждая спираль своей плоскостью установлена перпендикулярно потоку нагреваемой среды асимметрично относительно диаметральной плоскости, проходящей через ось симметрии секции. Соседние элементы в каждой секции повернуты один относительно другого на 180°. Недостатки: сложная система раздающих и собирающих коллекторов, что увеличивает металлоемкость.
Известен парогенератор со свинцовым теплоносителем, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода жидкого металла, патрубками подвода воды и отвода пара, в котором патрубок подвода воды через трубки теплообменной поверхности соединен с патрубком отвода пара (см. Белая книга ядерной энергетики / Под. общ. ред. проф. Е.О.Адамова; Москва, издательство ГУП НИКИЭТ, 2001, с.181) - прототип. Не имеет место прямой контакт воды с теплоносителем.
Задачи, решаемые изобретением - уменьшение массогабаритных показателей, улучшение экономических показателей парогенератора и увеличение ресурса его работы.
Технический результат - исключение забивания отверстий истечения частицами свинца и шлака при дренировании теплоносителя из корпуса парогенератора и исключение аварийной ситуации «межконтурная неплотность парогенератора».
Технический результат достигается тем, что в парогенераторе со свинцовым теплоносителем или его сплавами, содержащем корпус с крышкой, с патрубками подвода и отвода теплоносителя, патрубками подвода воды и отвода пара, патрубок подвода воды соединен с расположенной под уровнем теплоносителя раздающей камерой, в стенке
которой расположены отверстия истечения воды выше которых в объеме теплоносителя установлены перфорированные плиты.
Технический результат достигается тем, что отверстия истечения воды в стенке раздающей камеры выполнены в виде сформированных трещин, каждая из которых ориентированна в горизонтальной плоскости.
Технический результат достигается тем, что в основании раздающей камеры выполнено отверстие с золотником, имеющим привод перемещения.
Технический результат достигается тем, что входная часть патрубка отвода пара закрыта отбойником с каналом для прохода пара и отверстием для дренирования теплоносителя.
Расположение раздающей камеры под уровнем теплоносителя обеспечивает непосредственный контакт теплоносителя с водой. Установка перфорированных листов в объеме теплоносителя и паровой полости обеспечивает дробление водяных пузырей на более мелкие, что интенсифицирует теплообмен.
Выполнение отверстий истечения воды в виде сформированных трещин обеспечивает лучший «расплав» воды, чем при истечении через круглые отверстия.
Выполнение нижней стенки раздающей камеры с отверстием с золотником, имеющим привод перемещения, обеспечивает дренаж теплоносителя при повторяющихся режимах пуска-останова и неразрушение раздающей камеры под действием термических напряжений.
Выполнение входной части патрубка отвода пара в виде отбойника с каналом для прохода пара и отверстием для дренирования теплоносителя позволяет исключить попадание капель свинца, захватываемых из его объема паром в газовую систему и ее последующее забивание застывшим теплоносителем.
Пример реализации предлагаемого технического решения представлен на чертежах: фиг.1 - общий вид в разрезе, фиг.2 - узел раздающей камеры.
В корпусе 1 расположены патрубки подвода 2 и отвода 3 свинцового теплоносителя. Корпус 1 сверху закрыт крышкой 4 и уплотнен прокладкой. В крышке 4 установлены патрубок 5 подвода воды и патрубок 6 отвода пара. Входная часть патрубка 6 закрыта отбойником 7 с каналом 8 для прохода пара и отверстием 9 для дренирования теплоносителя. В корпусе 1 под уровнем теплоносителя установлены перфорированные плиты 10 со сквозными отверстиями; в паровом объеме, выше уровня теплоносителя установлен перфорированный лист 11.
Патрубок 5 подвода воды соединен с раздающей камерой 12, на стенке которой расположены отверстия истечения в виде сформированных трещин 13, каждая из которых
ориентирована в горизонтальной плоскости. В нижней стенке выполнено отверстие 14 с золотником 15, имеющим привод перемещения 16. В качестве привода перемещения 16 возможно использование ручного механического, электрического, пневматического приводов перемещения.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Через патрубки подвода 2 и отвода 3 устанавливается циркуляция расплавленного свинца при установленном номинальном уровне свинца в корпусе 1. Через патрубок 5 в парогенератор подается вода, которая далее поступает в раздающую камеру 12. Из раздающей камеры вода через отверстия истечения в виде трещин 13 подается в объем теплоносителя. Выходя из горизонтально ориентированных трещин 13, вода дробится на мелкие пузыри. Поднимаясь в потоке расплавленного свинца, вода начинает испаряться с увеличением объема пузыря. При движении через отверстия перфорированных плит 10, установленных в объеме свинца, водные пузыри дробятся на более мелкие. При этом площадь контакта пароводяных пузырей с жидким металлом увеличивается, что интенсифицирует процесс теплообмена между ними.
На свободной поверхности теплоносителя (в «кипящем» слое) пар сепарируется из объема расплавленного свинца. Капли свинца, захватываемые из его объема паром, задерживаются сепарирующим устройством в виде перфорированного листа 11. Мелкие капли, захватываемые потоком пара, улавливаются в отбойнике 7 и возвращаются в объем жидкого металла в корпусе 1, стекая через отверстия 9. Очищенный генерируемый пар через патрубки 6 выходит из парогенератора.
После завершения цикла технологического процесса генерации пара прекращается подача воды через патрубок 5, отвод пара из патрубка 6. Прекращается циркуляция расплавленного свинца через парогенератор. Свинец дренируется из корпуса парогенератора через патрубок 2. Свинец, поступивший в раздающую камеру 12, дренируется из нее через отверстие 14 открытием золотника 15 приводом перемещения 16.
Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить массогабаритные показатели парогенераторов, улучшить их экономические показатели за счет исключения трубной системы, исключить аварийную ситуацию «межконтурная неплотность парогенератора», исключить забивание отверстий истечения частицами свинца и шлаками при дренировании свинца из корпуса парогенератора, исключить поступление масс свинца в паропроводы и последующее оборудование.