Система отвода тепла от энергетического контура Советский патент 1991 года по МПК F01K13/02 

(46) 07.05.91. Бюл. Р 17

(21)463Т071/06

(22)13.01.89

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский инсти тут атомного энергетического машиностроения

(72)А.Л.Лапшин, В,П.Татарников, Ю.П„Колошин, В.Ы.Беркович, С.М.Тах, И.Н,Острецов, Г.А.Филиппов, Л.Н.Фаль- ковский, И.В.Молчанов, Е.И.Гришанин, В.К.Шанин и В.Я.Шендерович

(53)621.165(088.8)

(56)Патент ФРГ 3129289, кл; G 21 С 15/18, 1982,

(54)СИСТЕМА ОТВОДА ТЕПЛА ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОНТУРА

(57)Изобретение относится к области энергетического машиностроения. Цель изобретения - повышение надежности от

вода тепла от энергетических водо- паровых контуров - достигается посредством применения воздушного теп- лообменника, включенного параллельно парогенератору и размещенного выше его на высоту, при которой за счет разности гидростатических отметок парогенератора и воздушного теплообменника обеспечивается расход теплоносителя в режиме естественной циркуляции в количестве, гарантирующем отвод тепла от энергетического контура. Предложенная система отвода теп- .ла позволяет повысить надежность охлаждения энергетических контуров в аварийных режимах с потерей подачи питательной воды и обесточиванием, которые являются наиболее вероятными авариями, с учетом ошибочных действий персонала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

(Л

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть исполь - зовано преимущественно на тепловых и атомных станциях.

Цель изобретения является повыше ние надежности отвода тепла от энергетического контура в аварийных режимах посредством исключения активных элементов конструкций, регулирующей и запорной арматуры .

На чертеже приведена принципиаль-, ная Схема системы отвода тепла от энергетического контура, содержащая воздушный теплообменник 1 с тяговой трубой 2, шиберами 3 и 4. Паропровод 5 и трубопровод б соединяют воздушный теплообменник 1 с источником тепла.

Отвод конденсата из воздушного -теплообменника 1 может осуществляться и по отдельному трубопроводу 8, соединенному с отдельным патрубком 9 паро- tгенератора 7, Трубопроводы 6 и 8 снабжены обратными клапанами 10 и 1I.

Шиберы 3 и 4 соединены тягами 12 . и 13 со штоками 14 и 15 поршней 16 и 17. Рабочие объемы поршней 16 и 17 соединены с энергетическим контуром (трубопровод 6) линиями 18 и 19. Пе- ремещение поршней 16 и 17 осуществляют действием пружин 20 и 21 и давления конденсата на выходе воздушного теплообменника 1. Энергетический контур включает также питательный иа- сос 22 обратный клапан 23, деаэратор 24, конденсатный насос 25, конденсаСП

05:

оэ

ЬР

со ел

тор 26, турбину 27 сб стопорным клапаном 28Г паропровод 29 и трубопровод 30. В состав энергетического контура в данном примере входит ядерный реактор 31 и насос -32.

Система отвода тепла от энергетического контура работает следующим образом. При работе на мощности энергетический контур получает тепло из ядерного реактора 31 за счет принудительной циркуляции теплоносителя на сосом 32. В парогенератор 7 подают питательную воду питательным насосом 22 по трубопроводу 30„ Образующийся в na регенераторе 7 пар по паропроводу 29 через стопорный клапан 28 направляют в турбину 27 и далее в конденсатор 26, Конденсат подают конденсатным насосом 25 в деаэратор и далее на всас питательного насоса 22, Очень малая часть расхода питательной воды просачивается через обратный клапан II внутрь трубчатки воздушного теплообменника, образуя столб воды, гидроста тический напор которого компенсирует перепад давления в тракте энергетического контура между точками присоединения к нему воздушного теплооб менника I, Необходимая разность высот между парогенератором 7 и воздушным теплообменником I выбирается в соответствии с конкретным расчетом. При бросках давления, развиваемого питательным насосом 22 в динами- ческих режимах, обратный Клапан 11 предотвращают заброс жидкости и паропровод 5, а гидростатический столб воды в воздушном теплообменнике I предотвращает постоянный слив воды в паропровод 5 за счет стационарнбго гидравлического напора, развивав- . мого питательными насосом 22, Возможен вариант соединения воздушного теплообменника 1 с парогенератором 7 через отдельный патрубок 9 на его корпусе, В этом случае обратный кла- . паи 10 выполняет такую же роль, как клапан 1I. Однако необходимая высота размещения воздушного теплообменника I в этом случае будет существенно ниже, так как гидравлическое сопро1- тивление энергетического контура между этими новыми точками подключения воздушного теплообменника11 будет существенно ниже. Действительно, по сравнению с первый вариантом подключения исключается гидравлический йерепад давления на трубопроводе

5

0

5

0

5

0

5

30, где он достигает нескольких атмосфер из-за наличия запорной арматуры и соответственно большого расхода питательной воды при работе питательного насоса 22, Во ётором случае действует лить гидравлический перепад давления только в самом парогенераторе 7 и общем участке паропроводов 5 и 29. Этот гидравлический перепад меньше 1 кгс/см , и поэтому выбор отметки размещения воздушного теплообменника I не составляет проблемы.

Характеристики пружин 20 и 21 подбирают такими, что при номинальных значениях давления в энергетическом контуре шиберы 3 и 4 закрыты и поступ.- ление воздуха за счет неплотностей в этих шиберах в воздушный теплообменник I минимально. Соответственно этому расходу воздуха и тепловым по- -терям через изоляцию корпуса воздушного теплообменника, 1 происходит приток и конденсация пари по паропроводу 5 из энергетического контура. При увеличении высоты столба жидкости конденсат под действием гидростатического перепада давления сливается по трубопроводу 6 или 8 через обратные клапаны П или 10, которые практичес ки всегда открыты, за исключением редких режимов, когда питательный насос 22 развивает повышенный напор. При отключении турбины 27 стопорный клапан 28 закрывается, питательный на- icoc 22 останавливается, так как он работает от турбопривода (на чертеже не показан), обратный клапан 23 закрывается, предотвращая снижение давления в энергетическом контуре. При Этом остаточные тепло из реактора 31 передается в парогенератор 7 естественной циркуляцией теплоносителя, так как насос 32 отключается иэ-за обес- точивания его электропривода (на чертеже не показан). Образующийся в парогенераторе 7 пар по паропроводу 5 поступает в воздушный теплообменник 1 Так как шиберы 3 и 4 закрыты, сначала повышается давление в энергетическом контуре и соответственно в рабочих объемах .поршней 16 и 17 через линии 18 и 19 При этом поршни 16 и 17 перемещаются, преодолевая сопротивления пружин 20 и 21, и через тяги 12 и 13 усилия передаются на шиберы 3 и 4, в результате чего Аи откры- .ваются. Холодный воздух через шибер

4 поступает в воздушный теплообмен-- ник, конденсируя пар в его трубчатке. Нагретый позДух выходит через шибер 3 в тяговую трубу , 2 и далее в атмосферу. Выбором высоты тяговой трубы 2 обеспечивается необходимая тяга и расход воздуха при полностью раскрытых шиберах 3 и 4. В первый момент после отключения турбины 27 остаточное тепловыделение в энергетическом контуре максимально, Поэтому давление в нем достигает максимального расчетного значения, при котором шиберы 3 и 4 открыты полностью. По мере снижения остаточного тепловыделения в ядерном реакторе 31 давление в энергетическом контуре снижается, и поршни под действием пружин 20 и 21 перемещаются в обратную сторону, прикрывая шиберы 3 и 4 с соответствующим снижением расхода воздуха. При этом давление пара в энергетическом контуре поддерживается на уровне, несколько большем номинального при работетурбины 27. При отключении питательного насоса 22 столб воды в воздушном теплообменнике уменьшается на величину его напора. При этом вся его теплообменная поверхность начинает участвовать в конденсации пара

Формула изобретения I. Система отвода тепла от энергетического контура, содержащая подключенный к источнику тепла через паропроводы охлаждаемый воздухом теплообменник, выход которого по конденсату сообщен трубопроводами с источником тепла, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности отвода тепла от энергетического контура в аварийных режимах путем ис0 клпчения активных элементов конструкций регулирующей и запорной арматуры, теплообменник установлен над источником тепла на высоте, при которой гидростатическая разность давлений

5 больше гидравлических потерь, при этом теплообменник заключен в корпус, снабженный тяговой трубой и шиберами i с поршневыми приводами, управляемыми по давлению в контуре, при этом шибе0 ры установлены не входе в корпус и на j выходе из последнего в тяговую тру- .бу,

I .

из теплообменника подключен дополнительным трубопроводом к источнику тепла.

рлвлический затвор.

Z-JUU

NH

Я