Промежуточные пароперегреватели и сепараторы турбин АЭС

Выносные сепараторы и промежуточные пароперегреватели турбин на насыщенном паре предназначены для обеспечения допустимой влажности в последних ступенях турбины и повышения коэффициента полезного действия установок. В современных отечественных турбоустановках АЭС, как правило, применяют один аппарат — сепаратор-пароперегреватель (СПП). Внешние сепарация и промежуточный перегрев пара при давлении, близком к оптимальному, повышают КПД всей установки на 3,5 - 5 %. Сопротивление таких аппаратов составляет 5 - 6 % давления пара после ЦВД (1 % потери давления перегреваемого пара уменьшает КПД установки в среднем на 0,05 %).

Предъявляемые требования к сепараторам-пароперегревателям

• 1) сепарат и дренажи (конденсат) греющих паров должны выводиться из СПП и накапливаться в промежуточных сепарато- и конденсатосборниках во избежание заброса воды в турбину или ее разгона выпаром;


• 2) в промежуточных сборниках влаги должен поддерживаться уровень, обеспечивающий исключение проскоков пара;


• 3) для поддержания эффективности процесса теплообмена и для предотвращения опасной концентрации гремучей смеси (на одноконтурных АЭС) необходимо удаление из аппаратов неконденсирующихся газов;


• 4) необходима защита от недопустимого повышения давления.

Конструкция СПП-500-1 показана на рис. Сепарирующее устройство состоит из 20 унифицированных блоков выполненных в виде сегментов. Теплопередающая поверхность пароперегревателя состоит из трубок диаметром 14X1,2 мм и длиной 2,02 м, собранных в модули с наружным диаметром 325 мм (254 трубки в каждом) и 273 мм (163 трубки в каждом). 60 модулей I ступени пароперегревателя расположены в периферийной зоне аппарата, 70 модулей II ступени — в центральной зоне.

Сепаратор-пароперегреватель СПП-500-1
1— опорная решетка модулей; 2 — модули II ступени перегрева; 3 — модули I ступени перегрева; 4 — перегородка между модулями I и II ступеней перегрева; 5 — корпус; 6 — блоки сепарационные; 7 — раздающая камера; А — вход влажного пара; Б — отвод сепарата после сепарационной части; В — выход перегретого пара; Г — подвод греющего пара к модулям II ступени; Д — подвод греющего пара к модулям I ступени; Е — отвод конденсата греющего пара из модулей И ступени; Ж — отвод неконденсирующихся газов из модулей I ступени; 3 — отвод конденсата греющего пара из модулей I ступени; И — отвод неконденсирующихся газов из модулей И ступени; К — к предохранительным клапанам; Л — к отбору

В аппаратах СПП-220-1 (рис.) и СПП-1000 применено оребрение трубок, что позволило увеличить в 2—3 раза тепловой поток через единицу поверхности нагрева. В СПП-750 применена одна ступень перегрева пара (только острым паром), так как в этом случае упрощение конструкции аппарата и некоторое (связанное с этим) повышение его надежности практически компенсируют снижение тепловой экономичности установки.

Сепаратор-пароперегреватель СПП-220-1
1— I ступень перегревателя; 2 — II ступень перегревателя; 3 — сепарационная часть; 4 — парораздающая камера; 5 — кассеты с 37 оребренными трубками; В — вход влажного пара; Г — выход перегретого пара; Д — подвод греющего пара к кассетам I ступени; Е — подвод греющего пара к кассетам II ступени; Ж — отвод конденсата греющего пара I ступени; 3 — отвод конденсата греющего пара II ступени; И — отвод сепарата; К — дренирование СПП

В настоящее время на АЭС с жидко-металлическим теплоносителем промежуточный перегрев пара осуществляется в специальных поверхностях нагрева парогенераторной установки, обогреваемой теплоносителем промежуточного контура. Промежуточный перегрев до температуры свежего пара позволяет использовать серийные паровые турбины (К-210-130 для блока БН-600).

Как показал опыт эксплуатации, такое решение может приводить к перегреву конструкций промежуточного пароперегревателя и к усложнению режимов пуска установки, при этом имеется в виду возможности тепловых ударов при подаче пара после ЦВД в промежуточный пароперегреватель. Альтернативным решением в этом случае является применение промежуточного паро-парового перегрева в специальном теплообменнике, устанавливаемом непосредственно у турбины.