МОДЕРНИЗАЦИЯ СЕПАРАТОРОВ ПАРО-ПЕРЕГРЕВАТЕЛЕЙ СПП-500-1 ТУРБОУСТОНОВОК ЛЕНИНГРАДСКОЙ АЭС
Филиал » «Ленинградская атомная станция»,
г. Сосновый Бор
Е-mail: *****@***ru
1 Введение
Вследствие существенной неравномерности как по скоростям, так и по влажности на входе в сепарационные блоки, при боковом подводе влажного пара и значительного эрозионно-коррозионного износа при обследовании АЭС влагосодержание пара перед пароперегревателями достигает 2-х и более процентов, при нормируемых 0,5 %. Повышенная влажность пара после сепаратора приводит к нарушению работы промперегревателей, снижению электрической мощности и ненадежной работе сепараторов пароперегревателей (СПП) и турбины. В результате требуются значительные затраты на ремонты и имеет место недовыработка электроэнергии из-за разгрузок и простоев турбоустановок [1].
С целью повышения надежности и эффективности систем сепарации пара турбоустановок К-500-65/3000 АЭС с РБМК-1000, было принято решение для энергоблоков № 1, 2, 3, 4 Ленинградской АЭС, выполнить замену сепарационной части сепараторов-пароперегревателей с использованием жалюзи типа «Powervane» (см. рисунок 1).
Рисунок 1 – Жалюзи «Powervane»
2 Устройство сепарационной части СПП-500-1 [2]
Сепарационная часть модернизированного СПП-500-1 (см. рисунок 2) состоит из трех ступеней сепарации исходного влажного пара (16 %), поступающего из цилиндра высокого давления (ЦВД) турбоустановки во входную камеру СПП:
1 ступень – дырчатый лист перекрытия сепаратора (эффективность влагоудаления 30 %);
2 ступень – стенка корпуса СПП (эффективность влагоудаления 40 %);
3 ступень – 12 сепарационных блоков с пакетами жалюзи типа «Powervane» (эффективность влагоудаления 30 %).
В проекте модернизации сепарационной части СПП-500-1 учитывались следующие факторы:
- конструкция входной камеры корпуса СПП;
- углы входа потока пара во входную камеру СПП (СПП-1 – 15°, СПП-2 – 5°, СПП-3 – 30°, СПП-4 -28°);
- конструкция верхней части перегородки между первой и второй ступенями перегрева;
- разделение и отвод крупнодисперсной и мелкодисперсной влаги из СПП;
- расположение трубопровода отвода конденсата из сепарационной части СПП в сепаратосборник (СС).
Рисунок 2 – Сепарационная часть модернизированного СПП-500-1 с сепарационными блоками и пакетами жалюзи типа «Powervane»
2.1 Дырчатый лист перекрытия сепаратора установлен между сепарационными блоками и выходной трубой входной камеры СПП и предназначен для сбора крупнодисперсной влаги в лунках Æ20 мм и отвода через отв. Æ8 мм в герметичный лоток (см. рисунок 2).
Отвод влаги из герметичного лотка осуществляется через 6 трубопроводов в сливной короб и далее в два трубопровода слива сепарата из СПП в СС.
Трубопроводы слива влаги с перекрытия сепаратора крепятся кронштейнами к выходной трубе, а в верхней части для компенсации температурных расширений имеют сильфоны. Для исключения проскока пара с перекрытия в сливной короб, в нижней части трубопроводов установлены гидрозатворы в виде карманов.
2.2 Сепарационные блоки расположены в кольцевом пространстве между корпусом и выходной трубой, переходящей в выхлопной патрубок – ресивер перегретого пара, поступающего в цилиндр низкого давления (ЦНД) турбоустановки.
Сепарационные блоки (типов А, В, С, D, Е, F) отличаются степенью перфорации металлических листов на входе влажного пара, которая выбрана по результатам компьютерных гидродинамических расчетов, модельных испытаний и зависит от места расположения блока относительно конфигурации входной камеры СПП-500-1 (см. рисунок 3).
Площади сечений перфорации блоков типа F (расположенных в стороне противоположной входу влажного пара во входную камеру СПП) больше, чем блоков типа А (расположенных на входе влажного пара во входную камеру СПП).
Каждый из сепарационных блоков состоит из трех сепарационных пакетов (типа I, II, III), которые также отличаются различной степенью перфорации входных дырчатых листов (площади сечений перфорации пакетов типа I больше, чем типа II и больше, чем типа III), которая выбрана с учетом показателя динамического напора влажного пара по высоте сепарационного блока.
Рисунок 3 – Модернизированный СПП-500-1 с сепарационными блоками и пакетами жалюзи типа «Powervane»
После входных дырчатых листов сепарационных блоков установлены жалюзи типа «Powervane» (см. рисунок 1), которые представляют собой наборы волнообразных профилей, далее установлены выходные дырчатые листы с одинаковой степенью перфорации сепарационных пакетов (Æотв. = 6 мм).
В нижней части десяти сепарационных блоков установлен сепаратосборный лоток и труба, для слива конденсата во внутренний кольцевой коллектор, через гидрозатвор.
Дополнительно на десяти сливах из сепарационных блоков «Powervane» установлены переливные стаканы (см. рисунки 3, 4). Проходные сечения доработанных гидрозатворов слива с десяти пакетов равняются сечениям гидрозатворов с днища внешнего кольцевого коллектора.
На двух сепарационных блоках «Powervane», установленных в положениях «В» и «С», в днище вырезано отверстие, при этом сепаратосборный лоток удален (рисунок 3). Таким образом, обеспечивается снижение и выравнивание статического давления по всему коллектору сбора сепарата, а также понижается уровень сепарата в гидрозатворах слива из сепарационных блоков.
Рисунок 4 – Слив с сепарационных блоков с переливным стаканом
2.3 Внутренний кольцевой коллектор расположенный под сепарационными блоками, предназначен для сбора сепарата после пакетов жалюзи «Powervane» и является несущей конструкцией сепарационных блоков.
Внутренний кольцевой коллектор соединен с внешним кольцевым коллектором с помощью 12 окон, которые расположены на перегородке в местах слива сепарата из каждого сепарационного блока.
2.4 Внешний кольцевой коллектор расположен вдоль стенки корпуса СПП и предназначен для сбора крупнодисперсной влаги со стен корпуса СПП и отвода через 6 сливов с гидрозатворами в трубопроводы слива сепарата из СПП в СС.
Установленные гидрозатворы конструктивно ограничивают их засорение (см. рисунок 5).
Рисунок 5 – Конструкция гидрозатвора слива сепарата с внешнего кольцевого коллектора
Для снижения уровня сепарата и выравнивания давления в кольцевом коллекторе, путем слива сепарата по кратчайшему пути в сливной трубопровод, установлена соединительная труба из внутреннего кольцевого коллектора сбора сепарата в районе люка-лаза в сливной короб (рисунки 3, 6).
Рисунок 6 – Соединительная труба из внутреннего кольцевого коллектора сбора сепарата в сливной короб
2.5 Трубопроводы слива сепарата из СПП (2 шт.) расположены в диаметрально-противоположных сторонах корпуса СПП и предназначены для слива сепарата из СПП в СС.
Для слива сепарата с дырчатого листа перекрытия сепаратора указанные трубопроводы врезаны в существующий до модернизации сливной короб.
Для слива сепарата из внешнего кольцевого коллектора, в трубопроводах слива сепарата вырезаны по 2 окна.
Для увеличения площади проходного сечения пара, поступающего после сепарационных блоков на первую ступень перегрева, изменена конструкция верхней части перегородки между первой и второй ступенями перегрева.
3 Принцип работы сепарационной части СПП-500-1
Пар после ЦВД турбины с влажностью около 16 % через боковой патрубок поступает во входную камеру, образованную крышкой и дырчатым листом перекрытия сепаратора и попадает в сепарационное устройство (рисунок 2). На дырчатом щите происходит процесс сбора крупнодисперсной влаги в лунках Æ20 мм и отвода ее через отв. Æ8 мм в герметичный лоток, далее через сливное устройство с гидрозатвором в сливной короб. Часть влаги оседает на стенках корпуса сепаратора и сливается через 6 гидрозатворов во внешний кольцевой коллектор. Для слива сепарата из внешнего кольцевого коллектора, в трубопроводах слива сепарата вырезаны по 2 окна. Из входной камеры пар направляется на 12 сепарационных блоков с жалюзийными пакетами «Powervane». Оставшаяся влага задерживается на поверхности жалюзи и стекает с них в находящийся под пакетами внутренний кольцевой коллектор сбора сепарата, откуда сепарат отводится по двум трубопроводам в сепаратосборник. После жалюзийных пакетов осушенный до 0,5 % пар поступает в первую ступень перегрева.
Конструкции первой и второй ступеней промперегрева модернизации не подвергались.
4 Результаты модернизации
Ожидаемый эффект от внедрения модернизации сепарационной части СПП представлен в таблице [1].
Таблица – Ожидаемый эффект от внедрения модернизации сепарационной части СПП
№ ТГ | Влажн. за сепарато-ром, факт/нор. % | Темпера-тура за ПП-I факт/нор. °С | Темпера- тура за ПП-П факт/нор. °С | Потеря мощности, МВт | Ожидаемый эффект | ||
Паровое сопротивле-ние, Па | Влажность за сепаратором, % | Выигрыш мощности, МВт | |||||
1-8 | > 2,0/0,5 | 160/190 | 240/265 | 5,8 | Без измен. | 0,5 | 5,8 |
5 Заключение
При заказе СПП для новых энергоблоков с реакторами типа ВВЭР, необходимо создать СПП нового поколения, конструкция которых должна учитывать накопленный отечественный опыт и опыт зарубежных фирм, в частности:
- компоновка СПП выполняется с размещением сепаратора под пароперегревателем или сбоку от него;
- применение входных камер с развитой системой предсепарации, а также устройствами для равномерного распределения потоков пара в сепараторе;
- применение раздельной компоновки сепаратора и пароперегревателя;
- применение трубных пучков с поперечным обтеканием труб паром (трубы должны иметь поперечное оребрение).
Список литературы
1 Решение о повышении надежности и эффективности систем сепарации пара турбоустановок АЭС с РБМК-1000, ВВЭР-1000, ВВЭР-440 для увеличения мощности. Инв. №ТР-11436, 2006.
2 Техническое описание «Модернизированный СПП-500-1 с сепарационными блоками и пакетами жалюзи типа «Powervane»» Инв. № 2ТО-245, 2007.
