Опрокидывания циркуляции

В 1973 г. первой в мире введена в эксплуатацию АЭС в г. Шевченко с реактором БН-350 на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем мощностью 350 МВт. Эта АЭС используется для трех целей: часть тепла идет на опреснительную установку производительностью 120 тыс. м3 дистиллята в сутки, вторая часть тепла электрической мощностью 150 МВт — на производство электроэнергии, и, кроме того, АЭС воспроизводит ядерное топливо. Коэффициент воспроизводства равен 1,35.

ДЛй комбинированного производства электрической и тепловой энергии. Шевченковская АЭС состоит из опытно-промышленной реакторной установки на быстрых нейтронах электрической мощностью 350 МВт и теплофикационных турбин с противодавлением, отдающих пар на опреснительную установку производительностью 120 тыс. т воды в сутки. В 1976 г. на крайнем северо-востоке страны была введена в действие на полную проектную мощность (первый энергоблок начал действовать в 1972 г.) первая АТЭЦ общего пользования, предназначенная для электроснабжения местного энергорайона и теплоснабжения поселка Бюшбино. Билибинская АТЭЦ имеет номинальную мощность 48 МВт электрических и 420 ГДж/ч по теплоте и состоит из четырех одинаковых энергоблоков, в каждый из которых входят энергетический водографитовый реактор и турбоагрегат электрической мощностью 12 МВт с теплофикационными отборами пара и бойлерной установкой производительностью 105 ГДж/ч.

Экономичность опреснительных установок определяется двумя главными факторами: дополнительным расходом топлива в энергетической установке, связанным с работой опреснителей, и затратами на амортизацию. При этом, как правило, стремление снизить расход топлива за счет усложнения опреснителей ведет к увеличению их стоимости. Отысканию условий, при которых наилучшим образом удовлетворяются эти противоречивые требования, посвящен § 18. Здесь мы рассмотрим только методы оценки расхода тепла и топлива на опреснительную установку и укажем пути, которые позволяют достигнуть наименьших значений этих расходов. В связи с этим термин «экономичность» в дальнейшем изложении будет характеризовать лишь расход тепла и топлива.

Расход топлива на опреснительную установку определяется не столько удельным расходом тепла, характерным для этой установки, сколько способом ее включения в цикл главного двигателя и потенциалом расходуемого тепла. Методика оценки расхода топлива изложена в конце данного параграфа.

§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА НА ОПРЕСНИТЕЛЬНУЮ УСТАНОВКУ

Расход топлива на опреснительную установку зависит не столько от удельного расхода пара и тепла непосредственно на испаритель, сколько от схемы его включения в цикл главного-двигателя и экономичности судовой электростанции. Так, компрессорный опреснитель на судах с дизельной электростанцией расходует на 1 т дистиллята лишь 9—10 кг дизельного топлива,

на опреснительную установку,

Регенерация тепла в опреснительных установках .... 42 § 4. Определение расхода топлива на опреснительную установку 60 Схемы включения испарителей в цикл паротурбинной установки ....................: 62

ные затраты на опреснительную установку. Следует отметить,

перепад по каждой из них, увеличивается общая поверхность нагрева аппаратов и соответственно резко возрастают капитальные затраты на опреснительную установку. Следует отметить, что выбор числа ступеней испарения определяется сложными расчетами и сравнением различных проектных вариантов с целью получения минимальной стоимости опресненной воды.

Особое место среди ПГУ занимают газотурбинные и парогазовые теплоэлектроцентрали (когенерационные ПГУ), в которых осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии. Схемы когенера-ционных ПГУ зависят от типа ПГУ. В некоторых схемах ПГУ отбор теплоты осуществляется на криогенную или опреснительную установку (тригенера-ция). Подробнее схемы и термодинамические циклы ГТУ-ТЭЦ и ПГУ-ТЭЦ рассмотрены в гл. 9 и 10.

для исключения опрокидывания циркуляции

Застой циркуляции возникает а контуре с парообразующими трубами, включенными в водяной объем барабана, т. е. ниже уровня в нем воды. Сущность его заключается в барботаже пара, поднимающегося вверх через столб воды, движущейся вверх или вниз в обогреваемых трубах с малой скоростью. Если полезный напор недостаточен для преодоления сопротивления опускных труб и подъема среды до внешней отметки подъемных труб, то в подводящей трубе образуется свободный уровень. Процесс перехода от подъемного движения в трубе к опускному происходит с изменением скорости (через нулевую скорость) и носит название опрокидывания.

для исключения опрокидывания циркуляции

Проведем проверку на возможность опрокидывания циркуляции. Расчетное значение средней приведенной скорости пара при опрокидывании [см. формулу (2:26)]

что значительно превышает допустимые значения отношения Аропр/Дрпол. конт, т. е. опрокидывания циркуляции не произойдет.

Расчет надежности циркуляции производится обычно для полной нагрузки парогенератора и нагрузки, близкой к минимальной. Для проверки возможности застоя или опрокидывания циркуляции строят циркуляционную характеристику контура (зависимость полезного напора от расхода жидкости).

Существуют номограммы для проверки возможности застоя и опрокидывания циркуляции [76].

Чем выше скорость движения воды или пароводяной смеси, тем меньше основания опасаться в данном контуре явлений накипеобразования и коррозии'. С другой стороны, чем выше скорость входа пароводяной смеси в барабан котла, тем труднее обеспечить необходимые условия для получения в нем сухого насыщенного пара. В промышленной котельной одного из заводов Урала установлен секционный котел Бабкок-Вилькокс морского типа. После дополнительного экранирования топки (рис. 1-4) котел начал выдавать пар неудовлетворительного качества. В связи с этим в барабане котла была осуществлена циклонная сепарация с подачей пароводяной смеси как от кипятильных /, так и экранных 2 труб в общий сборный короб 3. После реализации указанного мероприятия качество пара, выдаваемого котлом, существенно улучшилось. Однако через несколько недель стали наблюдаться прогары верхних рядов секционных труб на участке 4. При вырезке поврежденных труб установлено наличие в них (рис. 1-5) значительного утонения верхней образующей. Это явилось результатом так называемой пароводяной коррозии металла, возникшей в данном районе пучка труб из-за опрокидывания циркуляции. Отделение пароотводящих труб секций 5 (рис. 1-4) с малым движущим напором циркуляции от пароотводящих труб экранов с высоким движущим на-

1, Опрокидывание циркуляции, сопровождающееся образованием паровых пробок, отдулин и разрывов экранных труб. Причиной опрокидывания циркуляции является значительная неравномерность поглощения теплоты отдельными трубами циркуляционного контура и соответствующее неравномерное распределение воды между трубами, вызывающее прекращение движения воды в наименее обогреваемых трубах либо временное ее движение в противоположном направлении. Такое явление может существовать, как правило, при малых нагрузках котла, а также при возникающих

Априори можно заключить, что значение и знак этого эффекта зависят от направления течения остывающего теплоносителя в межтрубном пространстве. Если в вертикальном теплообменнике остывающий теплоноситель движется, как и в установке БН-600, сверху вниз, то сила Архимеда направлена на выравнивание неравномерностей («попутная» смешанная конвекция) . Если, наоборот, остывающий теплоноситель движется снизу вверх, то сила Архимеда направлена на увеличение неравномерностей, вплоть до опрокидывания циркуляции в части межтрубного пространства и частичной блокировки пучка образующимся вихрем («встречная» смешанная конвекция).

Сильная пароводяная коррозия наблюдалась в малонаклоненных трубах секционных котлов в местах застоя пара — образования паровых пробок вследствие опрокидывания циркуляции котловой воды. Коррозия прекратилась после устранения дефектов циркуляции.