ПАРОГЕНЕРАТОР СО СВИНЦОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ ИЛИ ЕГО СПЛАВАМИ

Решение относится к конструкции парогенераторов и может быть использовано в атомной и теплоэнергетике, в химической и нефтехимической промышленности, а также при опреснении морской воды. Последняя задача решается предлагаемым решением.
Известен патент РФ №2060206 B63J 1/00, опубл. 1996.05.20 «Способ получения пресной воды и установка для ее получения», согласно которому исходную воду диспергируют в среднюю часть жидкометаллического столба, испарение и экстракцию цветных и благородных металлов ведут в слое жидкометаллического теплоносителя (сплав Вуда), и патент РФ №2296715, C02F 1/04, опубл. 2007.04.10 «Устройство для опреснения морской воды». Хотя эти решения не имеют непосредственного отношения к ядерной энергетической установке, отдельные их узлы, могут быть использованы при разработке.
Имеет место и одновременное использование парогенератора и опреснителя, но не их совмещение, например, патент РФ №2026491 Е21С 50/00, опубл. 1995.01.09 «Способ добычи полезных ископаемых при разработке месторождений на дне моря и комплекс для его осуществления». На плавсредстве закреплен термосифон атомной электростанции. Термосифон соединен с бункером-накопителем подъемного трубопровода и содержит конденсатор и парогенератор. С конденсатором термосифона с помощью трубопровода питательного дистиллята соединен конденсатор опреснителя морской воды. Опреснитель сообщен с парогенератором и с бункером-накопителем. Морскую воду опресняют перед подачей ее в парогенератор термосифона. Опресненную морскую воду испаряют в парогенераторе термосифона. Это обеспечивает перепад давления между нижним и верхним участками подъемного трубопровода и подъем полезных ископаемых на плавсредство.
Раздельное использование парогенератора и опреснителя неэкономично, сложно и трудоемко.
Известен парогенератор со свинцовым теплоносителем или его сплавами, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода жидкого металла, патрубками подвода воды и отвода пара (см. Белая книга ядерной энергетики / Под. общ. ред. проф. Е.О.Адамова; Москва, издательство ГУП НИКИЭТ, 2001, с.181) - прототип. Отсутствует прямой контакт теплоносителя с водой.
Недостатком такого технического решения применительно к установкам для опреснения морской воды является образование отложений примесей (накипи) на
теплообменных поверхностях парогенератора при подаче в него воды с повышенным содержанием солей, при этом уменьшается ресурс работы парогенератора вследствие забивания каналов отложениями солей и прекращением расхода воды, при этом установка не может выполнять функцию опреснителя.
Задачи, решаемые изобретением - совершенствование конструкции парогенератора, увеличение ресурса его работы и расширение функциональный возможностей - опреснение воды.
Технический результат - исключение образования отложений солей на теплообменных поверхностях и обеспечение периодической выгрузки накопившихся отложений (солей).
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, верхняя часть корпуса, расположенная выше патрубка отвода теплоносителя и вблизи его свободного уровня, сообщена с переливной камерой, выполненной с U-образным карманом, через которую проходит переливная труба, в которой установлен механический фильтр, сообщенная с патрубком подвода теплоносителя.
Выполнение парогенератора по данной схеме обеспечивает непосредственный контакт теплоносителя с водой, что интенсифицирует теплообмен, увеличивает ресурс парогенератора и позволяет расширить функциональные возможности - использовать данный парогенератор в качестве опреснителя воды.
На фиг. представлена схема реализации предлагаемого технического решения.
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 патрубки подвода воды 5, отвода пара 6 и патрубок 7, уплотненный люком 8. В патрубке 7 закреплен сменный механический фильтр 9. В районе свободного уровня расплавленного свинца корпус 1 соединен с переливной камерой 10, выполненной с U-образным карманом, которая сообщена переливной трубой 11 с патрубком 2 подвода расплавленного свинца.
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 под уровень теплоносителя подается вода с высоким содержанием солей, например, морская. Генерируемый пар отводится через патрубок 6. Растворимость солей в паре качественно меньше, чем растворимость солей в воде. Соли, отделившиеся от
исходной воды в процессе образования пара, концентрируются на свободной поверхности расплавленного свинца и вместе с приповерхностным объемом свинца поступают в переливную камеру 10, за счет статической разницы высот жидкого металла в корпусе 1 и переливной камере 10. Эта статическая разница высот обеспечивается за счет увеличения («набухания») уровня свинца в корпусе 1 при барботаже воды и пара через этот слой - вследствие эффекта газлифта. За счет этого эффекта организуется циркуляция жидкого металла по трассе: свободный уровень - переливная камера 10 - переливная труба 11 - патрубок подвода 2 свинцового теплоносителя - корпус 1 с объемом свинца, через который происходит барботаж воды и водяного пара - свободный уровень.
При прохождении расплавленного свинца с выпавшими в твердую фазу солями через сменный механический фильтр 9, соли удерживаются в нем, а свинец поступает в переливную трубу 11 и возвращается в корпус 1. При накоплении солей в фильтре 9, технологический процесс с подачей воды в корпус 1 прекращается, производится выгрузка фильтра 9 через патрубок 7 и установка нового механического фильтра 9.
Применение предлагаемого технического решения позволит увеличить ресурс парогенератора, исключить образование отложений солей на теплообменных поверхностях и обеспечит периодическую выгрузку солей, накапливающихся на поверхности свинца из испаряемой воды, появляется возможность использовать парогенератор непосредственно в качестве опреснителя воды, что высокоэкономично.