ДЕАЭРАЦИОННАЯ КОЛОНКА
DEAERATION COLUMN

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве деаэрационного устройства при нагреве подпиточной воды и удаления из нее коррозионно-агрессивных газов в системе водоподготовки ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.
Известен барботажный деаэратор, содержащий бак и деаэрационную колонку с барботажным устройством и пароперепускной трубой, заглубленной в поддон, причем труба снабжена кольцевой сборной камерой с водоотводящим каналом, нижняя кромка которого размещена под уровнем воды в баке, а сборная камера с водоотводящим каналом подключена к трубе на определяемом математическим выражением расстоянии от нижней ее кромки [Курнык Л.Н. и др. Барботажный деаэратор. SU А.с. №1198010. С02F 1/20. Приоритет - 12.08.83. Опубл. бюллетень изобретений №46. 15.12.1985 - аналог].
Недостатком указанного технического решения являются низкие эксплуатационные величины деаэрации при работе последнего на повышенных давлениях, так как с увеличением давления в деаэрационной колонке увеличивается количество кислорода, переходящее в воду из газообразного в растворенное состояние, тем самым создается возможность попадания через водоотводящий канал в бак-аккумулятор деаэрированной воды с большим содержанием кислорода.
Известен термический деаэратор, содержащий размещенные в колонке струйную и барботажную тарелки, а под последней - горизонтальный паровой перфорированный коллектор, сообщенный с пароперепускной вертикальной трубой, встроенной в барботажную тарелку, причем паровой коллектор снабжен сопловым насадком, размещенным выходным торцом с зазором относительно нижней кромки пароперепускной трубы и соосно последней, причем диаметр насадка меньше диаметра трубы [Виханский Г.М. и др. Термический деаэратор. SU А.с. №1183778. С02F 1/20. Приоритет - 27.01.84. Опубл. бюллетень изобретений №37. 07.10.1985 - прототип].
Недостатком этого технического решения является малоэффективный процесс деаэрации при работе на повышенных давлениях, связанный с тем, что достаточно полное удаление из воды углекислоты и кислорода путем обработки струй деаэрируемой воды паром не происходит из-за малоинтенсивного процесса теплообмена. Кроме того, не обеспечивается равномерное распределение жидкости по насадке, что приводит, например при отсутствии /наличии/ парового пространства над насадкой, к понижению эффекта деаэрации.
Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение эксплуатационной надежности эффективной работы деаэратора при повышенных давлениях.
Указанный технический результат достигается тем, что деаэрационная колонка содержит корпус с патрубками входа пара и подпиточной воды, выхода выпара и деаэрированной воды, внутри которого размещены струйное и барботажное устройства, расположенные одно под другим, причем барботажное устройство снабжено насадкой, водораспределительный коллектор, пронизанный перепускными трубами, причем струйное устройство выполнено в форме конусной воронки с возможностью сбора в ее объеме пара и расположено осесимметрично корпусу деаэрационной колонки, барботажное устройство состоит из двух эквидистантно расположенных перфорированных листов с расположенной между ними упорядоченной насадкой, а каждая перепускная труба водораспределительного коллектора выполнена с отверстиями, равномерно разнесенными в плане сечения перепускной трубы и расположенными по винтовой линии относительно образующей перепускной трубы, при этом внутренняя поверхность перепускной трубы по всей ее высоте имеет винтовую канавку, причем полость водораспределительного коллектора сообщена с помощью трубопровода с патрубком входа подпиточной воды и конструктивно водораспределительный коллектор с сообщенным трубопроводом расположены над барботажным устройством.
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.0 - фрагмент пневмогидравлической схемы ЯЭУ;
на фиг.1 - продольный разрез деаэратора;
на фиг.2 - продольный разрез перепускной трубы;
на фиг.3 - поперечный разрез А-А фиг.2.
Пневмогидравлическая схема ЯЭУ содержит сепаратор 0, который является емкостью для соответствующего объема 1 воды и поставщиком сухого насыщенного пара при необходимых манипуляциях арматуры, поступающего из парового объема 2 сепаратора 0, а также конденсатор 3, деаэрационную колонку 4, электроноионообменный фильтр 5, причем деаэрационная колонка 4 и конденсатор 3 сообщены байпасным трубопроводом с трубопроводом 6 питательной воды, подаваемой в объем 1 воды сепаратора 0. Арматура при реализации деаэрации предусматривает выполнение соответствующих функций при том или ином режиме работы оборудования ЯЭУ. Клапан 7 предусматривает регулирование расходной характеристики по трубопроводу 8 в контур многократно принудительной циркуляции. Клапан 9 осуществляет в стояночном режиме функцию поступления только деаэрированной воды. Клапан 10 контролирует исключение поступления излишков пара в деаэрационную колонку 4. Клапаны 11, 12, 13, 14 отключают деаэрационную колонку 4 при эксплуатации ЯЭУ в штатном режиме. Клапан 15 направляет подпиточную химически обессоленную воду (ХОВ) в стояночном режиме из электроионообменного фильтра 5 в деаэрационную колонку 4. Клапан 16 подключает электроионообменный фильтр 5 к эксплуатации. Деаэрационная колонка 4 содержит корпус 17 с патрубками: входа 18 подпиточной (ХОВ), пара 19, выхода выпара 20, деаэрированной воды 21, водораспределительный коллектор 22 с перепускными трубами 23, каждая из которых снабжена отверстиями 24, равномерно разнесенными в плане и расположенными по винтовой линии относительно образующей перепускной трубы 23, упорядоченную насадку 25, закрепленную по высоте с обеих сторон двумя перфорированными листами 26. В придонной части деаэрационной колонки 4 выполнена конусная воронка 27 для организации деаэрации путем струйного эффекта.
Деаэрационная колонка работает следующим образом.
Эксплуатация в стояночном режиме ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе с изменением мощности реактора в диапазоне до номинала в соответствии с нагрузкой потребителя, в горячем состоянии собственным теплом, осуществляется с необходимой подпиткой контура многократно принудительной циркуляции определенным объемом воды, но при этом с этой подпиткой в этот контур заносятся коррозионно-агрессивные газы. Наличие отложений оксида меди на внутренней поверхности труб испарителя, которые в контакте с материалом стенки труб испарителя, даже при отсутствии коррозионно-агресивных газов, вызывают локальные коррозионные повреждения, приводящие к межконтурной неплотности. В присутствии кислорода этот процесс существенно прогрессирует. В связи с чем процесс реализации удаления коррозионно-агрессивных газов имеет последовательность: подпиточная ХОВ с растворенными в ней газами после электроноионообменного фильтра 5 направляется в деаэрационную колонку 4 через патрубок входа 18 подпиточной ХОВ и по трубопроводу поступает в полость водораспределительного коллектора 22, откуда по отверстиям 24, расположение которых по двум координатам: в плане и по высоте, позволяет осуществить равномерную раздачу по объему перепускных труб 23 с смыванием внутренней поверхности за счет винтовых канавок, выполненных на внутренней поверхности перепускных труб 23, дальнейший слив происходит на площадь перфорированного листа 26, за счет которого осуществляется барботаж подпиточной воды. Пройдя через перфорацию листа 26, подпиточная ХОВ поступает в объем упорядоченной насадки 25 и, далее, на второй перфорированный лист 26. Из отверстий перфорированного листа 2 обработанная подпиточная вода контактирует с паром по периметру конусной воронки 27, по краям которой из-под конусной воронки 27 равномерно раздается пар с выходом через патрубок выхода 21 деаэрированной воды. Пар подается через патрубок входа 19 и за счет конусной воронки 27 равномерно раздается, пересекая на своем пути струи подпиточной обработанной воды, с проходом через насадку 25, ограниченную двумя перфорированными листами 26, перепускные трубы 23 водораспределительного коллектора 22 с выходом выпара через патрубок выхода 20 выпара.
Применение конструкции деаэрационной колонки предлагаемого вида позволит обеспечить глубокое удаление из подпиточной воды коррозионно-агрессивных газов, за счет значительного увеличения контакта воды и пара и ее нагрева, турбулизации воды, и, как следствие, надежное получение питательной воды с допустимым пределом концентрации газов в ней.