RU2750246C1

RU2750246C1 - Horizontal steam generator

Info

Publication number: RU2750246C1
Application number: RU2020139460A
Authority: RU
Inventors: Сергей Леонидович Лякишев; Ольга Владимировна Короткова; Владимир Александрович Пиминов; Сергей Иванович Асадский
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2021-06-24

Abstract

FIELD: heat exchange technology.

SUBSTANCE: invention relates to heat exchange technology and can be used in steam generating plants for nuclear power plants. The horizontal steam generator contains a horizontal body, heat exchange tubes and coolant pipes. Distributing and collecting headers are made in the form of a single vessel, divided by a partition into upper and lower parts in such a way that heat exchange pipes connect the upper part of the vessel with its lower part. The specified vessel in its upper and lower parts is welded to the horizontal body in such a way that the upper part of the vessel passes through the upper generatrix of the horizontal body, is located outside the horizontal body and is closed with a lid. The lower part of the vessel passes through the lower generatrix of the horizontal body and is closed by a welded bottom, in which at least two coolant pipes are located, while a pipe located in the lower part of the vessel is connected to one of the coolant pipes.

EFFECT: decrease in the specific gravity, an increase in the specific power, reliability and safety of a horizontal steam generator.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение «Горизонтальный парогенератор» относится к теплообменной технике и может быть использовано в парогенерирующих установках для атомных электрических станций.The invention "Horizontal steam generator" relates to heat exchange technology and can be used in steam generating plants for nuclear power plants.

Известен парогенератор для РУ с ВВЭР (Б.И. Лукасевич, Н.Б. Трунов, Ю.Г. Драгунов, СЕ. Давиденко Парогенераторы реакторных установок ВВЭР для атомных электростанций. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. стр. 191-192) - принят за прототип.Known steam generator for RP with VVER (BI Lukasevich, NB Trunov, Yu.G. Dragunov, CE. Davidenko Steam generators of VVER reactors for nuclear power plants. - M .: ICC "Akademkniga", 2004. p. 191 -192) - taken as a prototype.

Недостатками данного парогенератора являются пониженные характеристики прочности корпуса, удельной мощности и безопасности.The disadvantages of this steam generator are the reduced characteristics of the body strength, power density and safety.

Первый недостаток связан с наличием конструктивного зазора между корпусом парогенератора и коллекторами теплоносителя, приводящего к накоплению коррозионно-опасных примесей и к высоким растягивающим напряжениям на корпусе парогенератора.The first drawback is associated with the presence of a structural gap between the steam generator casing and the coolant collectors, which leads to the accumulation of corrosive impurities and to high tensile stresses on the steam generator casing.

Второй недостаток связан с наличием двух коллекторов теплоносителя разнесенных от верхней образующей корпуса парогенератора, что ограничивает наполняемость парогенератора теплообменными трубами. Повысить удельную мощность парогенератора не позволяет схема с непосредственным подключением главного циркуляционного насоса к коллектору теплоносителя, которая не позволяет подключить одновременно два циркуляционных насоса к одному коллектору парогенератора, без существенного усложнения конструкции парогенератора или значительного увеличения гидравлического сопротивления по тракту теплоносителя.The second drawback is associated with the presence of two heat carrier collectors spaced apart from the upper generatrix of the steam generator body, which limits the filling of the steam generator with heat exchange tubes. The scheme with direct connection of the main circulation pump to the coolant collector does not allow to increase the specific power of the steam generator, which does not allow simultaneously connecting two circulation pumps to one collector of the steam generator, without significantly complicating the design of the steam generator or significantly increasing the hydraulic resistance along the coolant path.

Третий недостаток связан с отсутствием естественной циркуляции теплоносителя во всех теплообменных трубах, а также с наличием вероятности отрыва крышки коллектора теплоносителя с большой течью радиоактивного теплоносителя во внутренний объем горизонтального парогенератора.The third drawback is associated with the lack of natural circulation of the coolant in all heat exchange tubes, as well as with the possibility of tearing off the coolant collector cover with a large leak of the radioactive coolant into the internal volume of the horizontal steam generator.

Задачей изобретения является уменьшение удельной массы, повышение удельной мощности, надежности и безопасности горизонтального парогенератора.The objective of the invention is to reduce the specific gravity, increase the specific power, reliability and safety of the horizontal steam generator.

Техническим результатом предлагаемого РИД является новая конструкция горизонтального парогенератора, обладающая повышенной прочностью и пониженной металлоемкостью горизонтального парогенератора, большим количеством теплообменных труб в корпусе парогенератора, позволяющая, при необходимости, подключить два циркуляционных насоса к парогенератору, всем теплообменным трубам работать в режиме естественной циркуляции теплоносителя и обладающая повышенной безопасностью за счет исключения аварии с большой течью теплоносителя из коллектора теплоносителя во внутренний объем горизонтального парогенератора, а также за счет пониженного уровня растягивающих напряжений в корпусе парогенератора и отсутствия конструктивного зазора между корпусом парогенератора и коллектором теплоносителя.The technical result of the proposed RID is a new design of a horizontal steam generator, which has increased strength and lowered metal consumption of a horizontal steam generator, a large number of heat exchange tubes in the steam generator body, allowing, if necessary, to connect two circulation pumps to the steam generator, all heat exchange tubes to operate in the mode of natural circulation of the heat carrier and increased safety due to the elimination of an accident with a large coolant leak from the coolant collector into the internal volume of the horizontal steam generator, as well as due to the reduced level of tensile stresses in the steam generator housing and the absence of a structural gap between the steam generator housing and the coolant collector.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном горизонтальном парогенераторе, содержащим горизонтальный корпус, теплообменные трубы и патрубки теплоносителя, предлагается раздающий и собирающий коллекторы выполнить в виде единого сосуда, разделенного перегородкой на верхнюю и нижнюю части таким образом, что теплообменные трубы соединяют верхнюю часть сосуда с его нижней частью, причем указанный сосуд в своих верхней и нижней частях сварными соединениями присоединен к горизонтальному корпусу, таким образом, что верхняя часть сосуда проходит через верхнюю образующую горизонтального корпуса, располагается снаружи горизонтального корпуса и закрыта крышкой, а нижняя часть сосуда проходит через нижнюю образующую горизонтального корпуса и закрыта приварным днищем, в котором расположено, по крайней мере, два патрубка теплоносителя, при этом к одному из патрубков теплоносителя подсоединена труба, расположенная в нижней части сосуда.The specified technical result is achieved due to the fact that in the known horizontal steam generator containing a horizontal casing, heat exchange tubes and coolant pipes, it is proposed that the distributing and collecting collectors be made in the form of a single vessel divided by a partition into upper and lower parts in such a way that the heat exchange tubes connect the upper part of the vessel with its lower part, and the said vessel in its upper and lower parts is welded to the horizontal body in such a way that the upper part of the vessel passes through the upper generatrix of the horizontal body, is located outside the horizontal body and is closed with a lid, and the lower part of the vessel passes through the lower generatrix of the horizontal body and closed with a welded bottom, in which at least two coolant nozzles are located, while a pipe located in the lower part of the vessel is connected to one of the coolant nozzles.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг. 1.The essence of the invention is illustrated by the drawing shown in FIG. one.

На фиг. 1 показан фрагмент горизонтального парогенератора.FIG. 1 shows a fragment of a horizontal steam generator.

Горизонтальный парогенератор является одним из основных частей реакторной установки (РУ) с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР). Горизонтальный парогенератор предназначен для охлаждения теплоносителя, поступающего из ядерного реактора, за счет испарения котловой воды, подаваемой внутрь корпуса горизонтального парогенератора. В результате испарения котловой воды происходит генерация пара, который по паропроводам отводится от горизонтального парогенератора и используется как рабочее тело турбины для производства электроэнергии.A horizontal steam generator is one of the main parts of a reactor plant (RU) with a pressurized water power reactor (VVER). The horizontal steam generator is designed to cool the coolant coming from a nuclear reactor due to the evaporation of boiler water supplied to the inside of the horizontal steam generator body. As a result of the evaporation of boiler water, steam is generated, which is discharged through steam pipelines from the horizontal steam generator and is used as a working fluid of the turbine to generate electricity.

В заявленном в изобретении горизонтальном парогенераторе, содержащим горизонтальный корпус 1, теплообменные трубы 2 и патрубки теплоносителя 3, предлагается раздающий 4 и собирающий 5 коллекторы выполнить в виде единого сосуда 6, разделенного перегородкой 7 на верхнюю и нижнюю части таким образом, что теплообменные трубы 2 соединяют верхнюю часть сосуда 6 с его нижней частью, причем указанный сосуд 6 в своих верхней и нижней частях сварными соединениями 8 и 9 присоединен к горизонтальному корпусу 1, таким образом, что верхняя часть сосуда 6 проходит через верхнюю образующую 10 горизонтального корпуса 1, располагается снаружи горизонтального корпуса 1 и закрыта крышкой 11, а нижняя часть сосуда проходит через нижнюю образующую 12 горизонтального корпуса 1 и закрыта приварным днищем 13, в котором расположено, по крайней мере, два патрубка теплоносителя 3, при этом к одному из патрубков теплоносителя подсоединена труба 14, расположенная в нижней части сосуда.In the horizontal steam generator claimed in the invention, containing a horizontal body 1, heat exchange tubes 2 and coolant nozzles 3, it is proposed that distributing 4 and collecting 5 collectors be made in the form of a single vessel 6, divided by a partition 7 into upper and lower parts in such a way that the heat exchange tubes 2 are connected the upper part of the vessel 6 with its lower part, and the specified vessel 6 in its upper and lower parts by welded joints 8 and 9 is connected to the horizontal body 1, so that the upper part of the vessel 6 passes through the upper generatrix 10 of the horizontal body 1, is located outside the horizontal body 1 and closed with a lid 11, and the lower part of the vessel passes through the lower generatrix 12 of the horizontal body 1 and is closed by a welded bottom 13, in which at least two coolant nozzles 3 are located, while a pipe 14 is connected to one of the coolant nozzles, located at the bottom of the vessel.

Основными элементами реакторной установки ВВЭР являются: ядерный реактор, главный циркуляционный насос, горизонтальный парогенератор, компенсатор давления и трубопроводы, соединяющие эти элементы. В ядерном реакторе за счет контролируемой, самоподдерживающейся ядерной реакции происходит нагрев оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Циркулирующая через ядерный реактор вода первого контура охлаждает ТВЕЛы и с помощью главного циркуляционного насоса по трубопроводу подается в горизонтальный парогенератор.The main elements of a VVER reactor plant are: a nuclear reactor, a main circulation pump, a horizontal steam generator, a pressure compensator and pipelines connecting these elements. In a nuclear reactor, due to a controlled, self-sustaining nuclear reaction, the cladding of fuel elements (fuel rods) is heated. The primary circuit water circulating through the nuclear reactor cools the fuel elements and, with the help of the main circulation pump, is fed through the pipeline to the horizontal steam generator.

Горизонтальный парогенератор с двумя коллекторами теплоносителя, принятый за прототип, работает следующим образом. «Горячий» теплоноситель из ядерного реактора поступает во входной коллектор теплоносителя, раздается в теплообменные трубы и проходя по теплообменным трубам, соединяющим два коллектора теплоносителя, отдает тепло котловой воде, которая от тепла «горячего» теплоносителя кипит и превращается в водяной пар, который по паропроводам подается на турбину. «Горячий» теплоноситель из ядерного реактора пройдя по теплообменным трубам парогенератора и отдав свое тепло котловой воде становится «холодным» и поступает в выходной коллектор горизонтального парогенератора. «Холодный» теплоноситель через присоединенный к выходному коллектору трубопроводу поступает в главный циркуляционный насос, из которого снова подается в ядерный реактор для охлаждения ТВЭЛов. Так как горизонтальный корпус парогенератора нагружен давлением котловой воды и пара, то в его стенках, и особенно на его внутренней поверхности, возникают растягивающие напряжения, максимальная интенсивность которых возникает на кромках отверстий под патрубки, к которым подсоединяются коллекторы теплоносителя. Для уменьшения уровня растягивающих напряжений от действия давления второго контура приходится увеличивать толщину корпуса парогенератора. Снизить интенсивность растягивающих напряжений от действия давления котловой воды и пара второго контура можно путем непосредственного (без переходного патрубка) присоединения коллектора теплоносителя к корпусу парогенератора. Однако, в этом случае, в корпусе ПГ увеличиваются температурные напряжения от термического расширения коллекторов теплоносителя. В существующих горизонтальных ПГ коллекторы теплоносителя в своей верхней части не соединяются с корпусом ПГ и могут свободно перемещаться вверх при нагреве. Если вертикальное перемещение коллектора теплоносителя ограниченно корпусом парогенератора, то в коллекторе теплоносителя возникают осевые температурные сжимающие напряжения, а в корпусе ПГ возникают температурные растягивающие напряжения. Если коллектор теплоносителя смещен от центра поперечного сечения корпуса и не проходит через верхнюю образующую корпуса ПГ, то возникают еще и изгибающие корпус парогенератора напряжения, вызванные неуравновешенностью силы от ограниченного вертикального расширения коллектора. Кроме того, если в корпус ПГ непосредственно вварено два коллектора теплоносителя, имеющих разную температуру (один «горячий», а другой «холодный»), и эти коллектора теплоносителя смещены от центра поперечного сечения корпуса, а также не проходят через верхнюю образующую корпуса ПГ, то корпуса парогенератора будет нагружен дополнительным изгибающим моментом. Для компенсации всех вышеназванных нагружающих корпус ПГ факторов придется увеличивать толщину корпуса ПГ. Внутренний диаметр выходного коллектора равен внутреннему диаметру трубопровода, по которому осуществляется отвод «холодного» теплоносителя, что делает невозможным подключить два параллельно работающих главных циркуляционных насоса к выходному коллектору без использования тройников, значительно увеличивающих гидравлическое сопротивление контура циркуляции. Из-за того, что входной и выходной коллекторы расположены вертикально и параллельно друг другу в режиме естественной циркуляции (например, при полном обесточивании АЭС) в нижних рядах теплообменных труб наблюдается опрокидывание циркуляции теплоносителя, приводящее к снижению эффективности работы горизонтального парогенератора в режиме естественной циркуляции. В горизонтальном парогенераторе с двумя коллекторами теплоносителя, оба коллектора закрыты крышками, расположенными внутри корпуса парогенератора в паровом объеме. При отрыве крышки любого коллектора возникает аварийная ситуация с течью высокорадиоактивной воды охлаждающей реактор во внутренний объем парогенератора. Данная радиоактивная вода по паропроводам через предохранительные клапана может быть выброшена в окружающую среду, что приведет к радиоактивному заражению местности.A horizontal steam generator with two coolant collectors, taken as a prototype, operates as follows. The "hot" coolant from the nuclear reactor enters the inlet coolant manifold, discharges into the heat exchange tubes and passing through the heat exchange tubes connecting two coolant collectors, gives off heat to the boiler water, which boils from the heat of the “hot” coolant and turns into water vapor, which through steam pipelines is fed to the turbine. The "hot" coolant from the nuclear reactor, passing through the heat exchange tubes of the steam generator and giving up its heat to the boiler water, becomes "cold" and enters the outlet header of the horizontal steam generator. The "cold" coolant through a pipeline connected to the outlet manifold enters the main circulation pump, from which it is again fed to the nuclear reactor to cool the fuel rods. Since the horizontal body of the steam generator is loaded with the pressure of boiler water and steam, tensile stresses arise in its walls, and especially on its inner surface, the maximum intensity of which occurs at the edges of the holes for the pipes to which the coolant collectors are connected. To reduce the level of tensile stresses from the action of the pressure of the second circuit, it is necessary to increase the thickness of the steam generator body. It is possible to reduce the intensity of tensile stresses from the action of the pressure of the boiler water and the steam of the second circuit by directly (without a transition pipe) connecting the coolant collector to the body of the steam generator. However, in this case, temperature stresses in the SG casing increase due to thermal expansion of the coolant collectors. In existing horizontal SGs, the coolant collectors in their upper part are not connected to the SG casing and can freely move upward when heated. If the vertical movement of the coolant collector is limited by the steam generator casing, then axial thermal compressive stresses arise in the coolant collector, and thermal tensile stresses arise in the SG casing. If the coolant collector is displaced from the center of the cross-section of the casing and does not pass through the upper generatrix of the steam generator casing, stresses also arise that are bending the casing of the steam generator, caused by the imbalance of the force from the limited vertical expansion of the collector. In addition, if two coolant collectors with different temperatures (one "hot" and the other "cold") are directly welded into the SG housing, and these coolant collectors are displaced from the center of the housing cross-section, and also do not pass through the upper generatrix of the SG housing, then the steam generator body will be loaded with an additional bending moment. To compensate for all of the above-mentioned factors loading the SG casing, it will be necessary to increase the thickness of the SG casing. The inner diameter of the outlet manifold is equal to the inner diameter of the pipeline through which the “cold” coolant is removed, which makes it impossible to connect two parallel main circulation pumps to the outlet manifold without using tees that significantly increase the hydraulic resistance of the circulation circuit. Due to the fact that the inlet and outlet collectors are located vertically and parallel to each other in the natural circulation mode (for example, when the nuclear power plant is completely de-energized) in the lower rows of heat exchange tubes, the coolant circulation is tilted, leading to a decrease in the efficiency of the horizontal steam generator in the natural circulation mode. In a horizontal steam generator with two heat carrier collectors, both collectors are closed with covers located inside the steam generator body in the steam volume. When the cover of any collector is torn off, an emergency situation arises with the leak of highly radioactive water cooling the reactor into the internal volume of the steam generator. This radioactive water through steam pipelines through safety valves can be released into the environment, which will lead to radioactive contamination of the area.

Основным средством достижения заявленного в изобретении технического результата является ранее не известная из уровня техники компоновка теплообменных труб в корпусе горизонтального парогенератора с закреплением их в одном, единственном коллекторе. В предлагаемом изобретении содержатся признаки по конструкции собирающего и раздающего коллекторов, выполненных в виде единого сосуда, который своими верхней и нижней частью сварными соединениями присоединен к горизонтальному корпусу парогенератора. Признаки изобретения удовлетворяют требованиям по новизне и изобретательскому уровню, так как приводят к неизвестному из открытых источников техническому результату: повышению прочности и понижению металлоемкости горизонтального парогенератора, большему количеству теплообменных труб в корпусе парогенератора.The main means of achieving the claimed in the invention technical result is previously unknown from the prior art arrangement of heat exchange tubes in the housing of a horizontal steam generator with their fixation in one, single collector. The proposed invention contains features of the design of the collecting and distributing headers, made in the form of a single vessel, which is welded by its upper and lower parts to the horizontal body of the steam generator. The features of the invention satisfy the requirements for novelty and inventive step, since they lead to a technical result unknown from open sources: an increase in the strength and a decrease in the metal consumption of a horizontal steam generator, a greater number of heat exchange tubes in the body of the steam generator.

Предлагаемый в изобретении горизонтальный парогенератор, в котором раздающий 4 и собирающий 5 коллекторы выполнены в виде единого сосуда 6 работает следующим образом. «Горячий» теплоноситель из ядерного реактора поступает во входной патрубок теплоносителя 3 приварного днища 13, далее «горячий» теплоноситель поступает в трубу 14, присоединенную к патрубку теплоносителя 3. Пройдя по трубе 14 «горячий» теплоноситель оказывается в раздающем коллекторе 4, отделенном перегородкой 7 собирающего коллектора 5. Теплообменные трубы 2 соединяют верхнюю часть сосуда 6 (раздающий коллектор 4) с его нижней частью (собирающий коллектор 5). «Горячий» теплоноситель, раздается по теплообменным трубам 2, соединяющим две части сосуда 6, и проходя по ним, отдает тепло котловой воде, которая от тепла «горячего» теплоносителя кипит и превращается в водяной пар, который по паропроводам подается на турбину, при этом пар находится под большим давлением и нагружает горизонтальный корпус 1 растягивающими напряжениями. «Горячий» теплоноситель из ядерного реактора пройдя по теплообменным трубам 2 горизонтального парогенератора и отдав свое тепло котловой воде становится «холодным» и поступает в собирающий коллектор 5. «Холодный» теплоноситель опускается в приварное днище 13 и через патрубок теплоносителя 3 по трубопроводу поступает в главный циркуляционный насос, из которого снова подается в ядерный реактор для охлаждения ТВЭЛов.The proposed in the invention a horizontal steam generator, in which the distributing 4 and collecting 5 collectors are made in the form of a single vessel 6 operates as follows. The "hot" coolant from the nuclear reactor enters the coolant inlet pipe 3 of the welded bottom 13, then the "hot" coolant enters the pipe 14 connected to the coolant pipe 3. Having passed through the pipe 14, the "hot" coolant is in the distributing header 4, separated by the partition 7 collecting manifold 5. Heat exchange pipes 2 connect the upper part of the vessel 6 (distribution manifold 4) with its lower part (collecting manifold 5). The "hot" coolant is distributed through the heat exchange pipes 2 connecting the two parts of the vessel 6, and passing through them gives off heat to the boiler water, which boils from the heat of the "hot" coolant and turns into water vapor, which is fed to the turbine through steam pipelines, while the steam is under high pressure and loads the horizontal body 1 with tensile stresses. The "hot" coolant from the nuclear reactor, passing through the heat exchange pipes 2 of the horizontal steam generator and giving its heat to the boiler water, becomes "cold" and enters the collecting collector 5. The "cold" coolant is lowered into the welded bottom 13 and through the coolant pipe 3 through the pipeline enters the main circulation pump, from which it is again fed into the nuclear reactor to cool the fuel rods.

Повышение прочности горизонтального корпуса 1 достигается за счет снижения в нем уровня растягивающих напряжений. В предлагаемом изобретении собирающий коллектор 5 и раздающий коллектор 4, выполнены в виде единого сосуда 6, вваренного в горизонтальный корпус 1 парогенератора по его центру, то есть указанный сосуд 6 проходит через верхнюю 10 и нижнюю 12 образующие горизонтального корпуса 1. Подобная конструкция обладает минимальными растягивающими напряжениями в горизонтальном корпусе 1 от ограниченного вертикального расширения сосуда 6, так как полностью отсутствуют изгибающие горизонтальный корпус 1 моменты и растягивающие напряжения в горизонтальном корпусе 1 будут минимальны, а прочность горизонтального корпуса 1 максимальна. Отверстия под коллектора теплоносителя в горизонтальном корпусе 1 укреплены вваренным в них сосудом 6 и являются самоукрепленными, то есть не требуют дополнительного увеличения толщины горизонтального корпуса 1 для повышения его прочности. А если нет необходимости увеличивать толщину горизонтального корпуса 1, то заявляемый горизонтальный парогенератор будет обладать пониженной металлоемкостью по сравнению с прототипом, в котором отверстия в горизонтальном корпусе парогенератора дополнительно укреплены приварными патрубками и увеличенной толщиной горизонтального корпуса.Increasing the strength of the horizontal body 1 is achieved by reducing the level of tensile stresses in it. In the proposed invention, the collecting manifold 5 and the distributing manifold 4 are made in the form of a single vessel 6 welded into the horizontal housing 1 of the steam generator at its center, that is, the specified vessel 6 passes through the upper 10 and lower 12 generatrices of the horizontal housing 1. Such a design has minimal tensile stresses in the horizontal body 1 from the limited vertical expansion of the vessel 6, since there are completely no bending moments in the horizontal body 1 and tensile stresses in the horizontal body 1 will be minimal, and the strength of the horizontal body 1 is maximum. The holes for the coolant collector in the horizontal body 1 are reinforced with a vessel 6 welded into them and are self-reinforced, that is, they do not require an additional increase in the thickness of the horizontal body 1 to increase its strength. And if there is no need to increase the thickness of the horizontal body 1, then the claimed horizontal steam generator will have a lower metal consumption compared to the prototype, in which the holes in the horizontal body of the steam generator are additionally reinforced with welded pipes and increased thickness of the horizontal body.

Расположение сосуда 6, проходящего через верхнюю 10 и нижнюю 12 образующие горизонтального корпуса 1, то есть по центру горизонтального корпуса 1 на максимальном удалении от боковых образующих горизонтального корпуса 1, позволяет увеличить наполняемость горизонтального парогенератора теплообменными трубами 2 (чем больше расстояние между горизонтальным корпусом 1 и коллекторами теплоносителя 4 и 5, тем большее количество теплообменных труб 2 можно разместить внутри горизонтального парогенератора) и тем самым увеличить удельную мощность горизонтального парогенератора при снижении его удельной массы.The location of the vessel 6, passing through the upper 10 and lower 12 generatrices of the horizontal body 1, that is, in the center of the horizontal body 1 at the maximum distance from the side generatrix of the horizontal body 1, makes it possible to increase the filling of the horizontal steam generator with heat exchange tubes 2 (the greater the distance between the horizontal body 1 and collectors of the coolant 4 and 5, the greater the number of heat exchange tubes 2 can be placed inside the horizontal steam generator) and thereby increase the specific power of the horizontal steam generator while reducing its specific weight.

Внутренний диаметр сосуда 6 значительно больше внутреннего диаметра трубопровода, по которому осуществляется отвод «холодного» теплоносителя, что делает возможным подключить два параллельно работающих главных циркуляционных насоса к приварному днищу 13 без увеличения гидравлического сопротивления контура циркуляции.The inner diameter of the vessel 6 is much larger than the inner diameter of the pipeline through which the "cold" heat carrier is removed, which makes it possible to connect two parallel operating main circulation pumps to the welded bottom 13 without increasing the hydraulic resistance of the circulation circuit.

Из-за того, что раздающий коллектор 4 располагается над собирающим коллектором 5, в режиме естественной циркуляции в теплообменных трубах 2 явления опрокидывания циркуляции теплоносителя полностью исключается и все теплообменные трубы 2 работают в режиме естественной циркуляции, повышая безопасность АЭС.Due to the fact that the distributing collector 4 is located above the collecting collector 5, in the mode of natural circulation in the heat exchange tubes 2, the phenomenon of tilting of the circulation of the coolant is completely excluded and all heat exchange tubes 2 operate in the mode of natural circulation, increasing the safety of the nuclear power plant.

Сосуд 6 в своих верхней и нижней частях сварными соединениями 8 и 9 присоединен к горизонтальному корпусу 1 таким образом, что верхняя часть сосуда 6 проходит через верхнюю образующую 10 горизонтального корпуса 1, располагается снаружи горизонтального корпуса 1 и закрыта крышкой 11. Прямое подсоединение сосуда 6 к горизонтальному корпусу 1, без использования переходного патрубка (как это сделано в прототипе), позволяет повысить прочность горизонтального корпуса 1 и соответственно уменьшить его толщину и массу, а также позволяет (удалить) избавиться от конструктивного зазора, в котором скапливаются коррозионно-опасные примеси между горизонтальным корпусом и коллектором теплоносителя, что приведет к повышению надежности горизонтального парогенератора. Расположение съемной крышки 11 снаружи горизонтального корпуса 1 приводит к повышению безопасности предлагаемого горизонтального парогенератора, так как при отрыве съемной крышки 11 возникает аварийная ситуация с течью высокорадиоактивной воды охлаждающей реактор в герметичный объем АЭС, при этом радиоактивная вода не может быть выброшена в окружающую среду и привести к радиоактивному заражению местности.The vessel 6 in its upper and lower parts by welded joints 8 and 9 is connected to the horizontal body 1 in such a way that the upper part of the vessel 6 passes through the upper generatrix 10 of the horizontal body 1, is located outside the horizontal body 1 and is closed with a lid 11. Direct connection of the vessel 6 to horizontal body 1, without the use of a transition pipe (as is done in the prototype), allows to increase the strength of the horizontal body 1 and, accordingly, to reduce its thickness and weight, and also allows (remove) to get rid of the structural gap in which corrosive impurities accumulate between the horizontal with a housing and a coolant collector, which will lead to an increase in the reliability of the horizontal steam generator. The location of the removable cover 11 outside the horizontal housing 1 leads to an increase in the safety of the proposed horizontal steam generator, since when the removable cover 11 is torn off, an emergency situation arises with the leakage of highly radioactive water cooling the reactor into the sealed volume of the nuclear power plant, while radioactive water cannot be released into the environment and lead to radioactive contamination of the area.

Таким образом, предлагаемый горизонтальный парогенератор по сравнению с прототипом обладает уменьшенной удельной массой, повышенной удельной мощностью, надежностью, прочностью и безопасностью.Thus, the proposed horizontal steam generator in comparison with the prototype has a reduced specific gravity, increased specific power, reliability, strength and safety.

Экономическая эффективность применения предлагаемого технического решения определяется снижением стоимости комплекта парогенераторов для АЭС за счет снижения удельной массы и увеличения удельной мощности парогенератора, а также за счет сокращения количества парогенераторов на АЭС при подключении предлагаемого парогенератора одновременно к двум главным циркуляционным насосам.The economic efficiency of using the proposed technical solution is determined by a decrease in the cost of a set of steam generators for nuclear power plants by reducing the specific weight and increasing the specific power of the steam generator, as well as by reducing the number of steam generators at the nuclear power plant when the proposed steam generator is connected simultaneously to two main circulation pumps.

Claims

Горизонтальный парогенератор, содержащий горизонтальный корпус, теплообменные трубы и патрубки теплоносителя, отличающийся тем, что раздающий и собирающий коллекторы выполнены в виде единого сосуда, разделенного перегородкой на верхнюю и нижнюю части таким образом, что теплообменные трубы соединяют верхнюю часть сосуда с его нижней частью, причем указанный сосуд в своих верхней и нижней частях сварными соединениями присоединен к горизонтальному корпусу таким образом, что верхняя часть сосуда проходит через верхнюю образующую горизонтального корпуса, располагается снаружи горизонтального корпуса и закрыта крышкой, а нижняя часть сосуда проходит через нижнюю образующую горизонтального корпуса и закрыта приварным днищем, в котором расположено, по крайней мере, два патрубка теплоносителя, при этом к одному из патрубков теплоносителя подсоединена труба, расположенная в нижней части сосуда.A horizontal steam generator containing a horizontal body, heat exchange tubes and coolant pipes, characterized in that the distributing and collecting collectors are made in the form of a single vessel, divided by a partition into upper and lower parts in such a way that the heat exchange tubes connect the upper part of the vessel with its lower part, and the specified vessel in its upper and lower parts is welded to the horizontal body in such a way that the upper part of the vessel passes through the upper generatrix of the horizontal body, is located outside the horizontal body and is closed by a lid, and the lower part of the vessel passes through the lower generatrix of the horizontal body and is closed by the welded bottom , in which there are at least two coolant nozzles, while a pipe located in the lower part of the vessel is connected to one of the coolant nozzles.