СИСТЕМА КОМПЕНСАЦИИ ОБЪЕМА Советский патент 1996 года по МПК G21D1/02 

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в ядерных энергетических установках с водо-водяными реакторами с паровой системой компенсации давления.

Известна паровая система компенсации, например, по патенту США, кл. G 21 D N 3305003.

Указанная система компенсации требует большого количества электроэнергии в режимах пуска и работы на подогрев всей воды в паровых компенсаторах и компенсацию тепловых потерь через всю поверхность компенсатора.

Указанный недостаток частично устранен в паровом компенсаторе давления по патенту ФРГ НКИ 21 g 21/20 N 1165172, 1961, в котором подогревается до кипения часть воды, ограниченная кожухом в нижней части компенсатора.

Недостатком такого компенсатора является необходимость размещения электронагревателей в нижней части компенсатора, что неприемлемо, например, при размещении компенсаторов в баке железнодорожной защиты, и большой расход электроэнергии на компенсацию тепловых потерь через всю поверхность компенсатора.

Указанные недостатки устранены в системе, в которой электрокотел отделен от компенсатора и расположен не ниже уровня воды в нем. Количество воды, нагреваемое в электрокотле до кипения, ограничено. Однако расположение электрокотла относительно уровня в компенсаторе однозначно связано со схемой его включения в контур циркуляции, с работой насоса и не может быть произвольным.

В паровой компенсации объема электрокотел выполнен отдельно от компенсатора и может располагаться на любой высоте выше уровня воды в компенсаторе (прототип).

Недостатком системы является "пунктирная" работа электрокотла и компенсация тепловых потерь через всю поверхность компенсатора электронагревателями, что связано с большой затратой электроэнергии.

Целью изобретения является снижение электропотребления паровым компенсатором давления путем рециркуляции воды реактора через компенсатор и стабилизации уровня в непроточном электрокотле, произвольно расположенном выше уровня воды в компенсаторе.

Указанная цель достигается тем, что в известной системе, содержащей компенсатор, сообщенный посредством паропровода с электрокотлом, расположенным выше уровня теплоносителя в компенсаторе, и соединенный с напорным и всасывающим каналами, система снабжена аккумулирующей емкостью, гидравлически связанной коллекторами по воде и пару с электрокотлом, причем приемный патрубок аккумулирующей емкости соединен с напорным каналом через посредство обратного клапана, а сливной патрубок аккумулирующей емкости расположен по высоте между паровым коллектором и активной частью нагревателей электрокотла и соединен трубопроводом с водяной частью компенсатора. Такое устройство позволяет в компенсаторе давления, вынесенном за пределы корпуса реактора, обеспечить подогрев воды до температуры, близкой к температуре кипения, за счет рециркуляции воды первого контура, создать постоянный уровень в непроточном электрокотле, расположенном на произвольной высоте выше уровня в компенсаторе. При этом электрокотел создает избыточное давление пара в компенсаторе, подогревая до кипения минимальное количество воды.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом.

Система компенсации объема состоит из ядерного реактора 1, циркуляционного насоса 2, парогенератора 3, напорного 4 и всасывающего 5 каналов, образующих контур циркуляции через реактор 1. К напорному каналу 4 подключена аккумулирующая емкость 6, гидравлически связанная по воде и пару коллекторами 7 и 8 с электрокотлом 9. Приемный патрубок 10 аккумулирующей емкости 8 соединен с напорным каналом 4, а сливной патрубок 11 расположен по высоте между паровым коллектором 8 и активной частью нагревателей 12 электрокотла 9 и соединен трубопроводом 13 с водяной частью компенсатора давления 14. Нижняя точка водяной полости компенсатора 14 соединена с всасывающим каналом 5 контура циркуляции. Паровой коллектор 8 и компенсатор 14 соединены по пару трубопроводом 15. Электрокотел 9 расположен выше уровня теплоносителя 16 в компенсаторе 14. На напорном канале 4 между контуром циркуляции и приемным патрубком 10 установлен обратный клапан 17.

Система компенсации объема работает следующим образом.

В исходном состоянии контур циркуляции и часть компенсатора давления 14 заполнены водой. Включается в работу насос 2. По напорному каналу 4 небольшого проходного сечения через клапан 17 малая часть расхода воды поступает в аккумулирующую емкость 6 через приемный штуцер 10, заполняет емкость 6 до уровня сливного патрубка 11, после чего вода сливается по каналу большего сечения 13 в компенсатор 14, уровень воды в котором расположен ниже уровня в аккумулирующей емкости 6. Электрокотел 9, как сообщающийся с емкостью 6 сосуд, заполняется непроточной водой по уровень сливного патрубка 11, расположенного по высоте между активной частью нагревателей 12 и паровым коллектором 8. Вода из нижней точки компенсатора 14 по всасывающему каналу 5 поступает в контур циркуляции. Далее включаются нагреватели 12 электрокотла 9. Вводится в работу реактор 1. Вода, нагретая в активной зоне, рециркулирует по трассе: напорный канал 4, аккумулирующая емкость 6, компенсатор 14, всасывающий канал 5, поддерживая указанное оборудование при температуре выхода воды из активной зоны. Запас до кипения воды на выходе из активной зоны 15-20^oC обеспечивается давлением пара, генерируемого в электрокотле 9. Электроэнергия при этом расходуется только на компенсацию тепловых потерь через поверхность компенсатора, контактирующую с паром, которая в номинальном режиме составляет 1/5 часть от общей его поверхности. Тепловые же потери через 4/5 поверхности компенсатора 14 компенсируются рециркулируемой через него водой с температурой выхода из активной зоны, т.е. на 15-20^oC ниже температуры пара.

Cледовательно, предложенная система компенсации позволяет снизить мощность электронагревателей 12 при работе установки примерно в 5 раз по сравнению с прототипом. Запас воды в аккумулирующей емкости 6 позволяет длительное время подпитывать электрокотел 9 после аварийной остановки насоса 4, обеспечивая, при необходимости, работу электронагревателей в режиме расхолаживания. Сливу теплоносителя через патрубок 10 препятствует обратный клапан 17. Кроме того, наличие аккумулирующей емкости с постоянным уровнем позволяет держать постоянным уровень воды в непроточном электрокотле 9, произвольно расположенном выше уровня 16 в компенсаторе 14. Произвольное верхнее расположение электрокотла позволяет обеспечить удобное обслуживание электронагревателей в отличие от нижнего расположения, что особенно важно для транспортных ЯЭУ.

Сущность изобретения: циркуляция теплоносителя через систему компенсации объема осуществляется с использованием циркуляционного насоса 2 по тракту: напорный канал 4, оснащенный обратным клапаном 17, - аккумулирующая емкость 6, оснащенная приемным и сливным патрубками 10, 11, - канал 13 большого сечения - компенсатор 14 объема - всасывающий канал 5. Стабилизация уровня теплоносителя в электрокотле 9 обеспечена его гидравлической связью по воде и пару с аккумулирующей емкостью 6 и расположением сливного патрубка 11 по высоте между паровым коллектором 8 и активной частью нагревателей 12 электрокотла 9. 1 ил.

Система компенсации объема, содержащая компенсатор, сообщенный посредством паропровода с электрокотлом, расположенным выше уровня теплоносителя в компенсаторе, и соединенный с напорным и всасывающим каналами, отличающаяся тем, что, с целью снижения электропотребления, система снабжена аккумулирующей емкостью, гидравлически связанной коллекторами по воде и пару с электрокотлом, причем приемный патрубок аккумулирующей емкости соединен с напорным каналом через обратный клапан, а сливной патрубок аккумулирующей емкости расположен по высоте между паровым коллектором и активной частью нагревателей электрокотла и соединен трубопроводом с водяной частью компенсатора.