ПАРОГЕНЕРАТОР
STEAM GENERATOR

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве вертикального парогенератора модульного типа моноблочной паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.
Известен кожухотрубный теплообменник с пучком винтообразно закрученных труб фасонного профиля, выполненным закрученным относительно его продольной оси с уменьшающимся по радиусу пучка относительным шагом закрутки и прямыми концами труб, имеющих длину, равную диаметру входных и выходных патрубков, с образованием в кожухе коллекторов для среды межтрубного пространства и пористость, большую пористости закрученной части пучка [а.с. СССР 937954].
Недостатками этого технического решения являются относительно невысокая интенсивность теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями в конструкции теплообменника в целом и невысокие величины удельных теплонапряжений занимаемого объема при отсутствии оперативной информации о межконтурной разгерметизации, что существенно снижает эксплуатационную надежность, в то время как этому недостатку подвержено в той или иной степени любое теплообменное оборудование.
Известен вертикальный парогенератор, содержащий заполненный нагреваемой средой корпус с нижним экономайзерным и верхним испарительным пучками теплообменных труб, включенных в циркуляционный контур греющего теплоносителя, установленную в корпусе центральную опускную трубу, подключенную к полости корпуса в зонах, лежащих соответственно ниже и выше экономайзерного пучка, и питательный трубопровод, образующий с центральной трубой струйный насос, при этом снаружи питательного трубопровода с зазором относительно него установлен дополнительный питательный трубопровод, образующий со средней частью опускной трубы дополнительный струйный насос, причем верхний конец опускной трубы подключен к полости корпуса ниже испарительного пучка, а оба питательных трубопровода снабжены регуляторами расхода, причем он снабжен системой подготовки питательной воды и трубопроводом продувки с выходным и входным участками, последний из которых выполнен в виде змеевика, расположенного в зазоре между питательными трубопроводами, и подключен к тракту нагреваемой среды между экономайзерным участком и первым по ходу нагреваемой среды струйным насосом, а выходной участок трубопровода продувки расположен за пределами корпуса, снабжен регулятором расхода и соединен с системой подготовки питательной воды [а.с. СССР 1002718].
Недостатком этого технического решения является невысокая эксплуатационная надежность, связанная с тем, что на линии раздела вода-пар стенка трубы испытывает очень большой перепад температур и, как следствие, в реальных условиях теплообмена приведет к разрушению всего пучка теплообменных труб. Кроме того, не предусмотрено получение оперативной информации о межконтурном разуплотнении парогенератора, а определение этого повреждения осуществляется посредством приборов, регистрирующих увеличение водорода в буферной емкости жидкометаллического теплоносителя, что лишает эксплуатационный персонал возможности осуществлять бланкетное отключение поврежденного парогенератора.
Технический результат предлагаемого изобретения - оперативное обнаружение межконтурного разуплотнения и фиксация течи конкретного модуля парогенератора, достижение высокой степени эффективности теплообмена за счет компоновки теплообменной поверхности, увеличение ресурса надежной работы конструкции парогенератора при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого им объема.
Указанный технический результат достигается тем, что в парогенераторе, содержащем корпус с теплообменными трубами, входную камеру греющей жидкости, образованную трубной доской и крышкой, скрепленными между собой посредством центрального трубопровода, подключенного к полости корпуса нагреваемой жидкости, во входной камере, выполненной соосно центральному трубопроводу, установлена перфорированная конусообразная перегородка с основанием конуса в сторону трубной доски, образующая с крышкой торовую полость, в которой размещен датчик течи нагреваемой жидкости в греющую.
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, где показан продольный разрез парогенератора.
Парогенератор, содержащий корпус 0 с теплообменными трубами, закрепленными в трубных досках 2 и 3, насадку в виде системы установленных дисков 4 с отверстиями под теплообменные трубы 1 и образованием зазоров 5 между дисками 4. По оси парогенератора расположена обечайка 6, внутри которой установлен двухступенчатый струйный насос 7 для профилирования потребности парогенератора в нагреваемой жидкости при переменных нагрузках. К верхней трубной доске 2 жестко подсоединен центральный трубопровод 8, контактирующий с теплоносителем, к которому жестко подсоединена крышка 9, а по внешнему диаметру крышки установлена обечайка 10, ограничиваемая перфорированной конусообразной перегородкой 11 с основанием конуса в сторону трубной доски. При этом под крышкой 9 выполнена торовая полость 12, в верхние точки которой подведены чувствительные на жидкость второго контура датчики течи 13.
Парогенератор работает следующим образом.
Жидкометаллический теплоноситель поступает через полости пучка теплообменных труб 1, на всей длине которых обеспечивается форсированный теплосъем нагреваемой жидкостью (паром), поступающей в соответствии с режимом эксплуатации парогенератора. Давление в первом контуре не столь велико. Поэтому, при появлении межконтурной неплотности, находящаяся под давлением жидкость второго контура будет двигаться по внутренним полостям теплообменных труб 1 вверх и собираться в торовой полости 12 в виде воды, пара, водорода, кислорода, который будет зафиксирован датчиком 13. Это произойдет в течение 1-2 секунд, что является достаточным для отключения подачи жидкости второго контура на данный парогенератор.
Выполнение конструкции парогенератора предлагаемого вида позволит обеспечить оперативное получение информации о текущем модуле парогенератора и его отключение с наименьшими повреждениями для ЯЭУ в целом, а также применить его в качестве модульного парогенератора с интегральной компоновкой с максимально компактным трубным пучком паропроизводящей корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающих требованиям надежности, технологичности, монтажа, при высоких удельных теплонапряжениях.