Atomerőművi technológiák Szekunder kör. Boros Ildikó, BME NTI március 1.

Átírás

1 Atomerőművi technológiák Szekunder kör Boros Ildikó, BME NTI március 1.

2 Szekunder köri főberendezések 2

3 Szekunder kör Szekunder kör fő rendszerei: Főgőzrendszer Főgőzvezeték (NNY, gőzszeparátor / újrahevítő, KNY) Kondenzátor Kondenzátum / tápvíz rendszer Kondenzátor Víztisztító (különben a GFben rakódik le a szennyeződés) Előmelegítők Tipikus PWR szekunder kör Forrás: NRC 3

4 Szekunder kör Szekunder kör további fontosabb rendszerei: Üzemzavari tápvíz rendszer Kiegészítő üzemzavari tápvíz rendszer Lehűtő rendszer Háziüzemi gőzrendszer Sótalanvíz rendszer Kondenzátor hűtővízrendszer 4

5 Szekunder köri főberendezések VVER-440 TK 123 bar 325 C 46 bar, 260 C 450 t/h, 0,25% Gőzfejlesztő 1,7 bar, 240 C, 0% CSTH FET 297 C 267 C 7000 t/h FKSZ 2 bar 135 C 12% KNY ház 230 MW Reaktor 1375 MW Paks, VVER-440 Forrás: PA NNY ház Táptartály Kondenzátor zsomp 30 mbar kondenzátor 25 C Főkondenzátum szivattyú Generátor 12 C Dunavíz 20 C m 3 /h 222 C 164 C, 6 bar 148 C 22 bar NNYE Tápszivattyú KNYE Csapadékelvezetés 72 bar Csapadékelvezetés 5

6 EPR turbinacsarnok látványterv Forrás: Areva 6

7 Szekunder köri főberendezések Főgőzrendszer 7

8 Főgőzrendszer VVER-440 Feladatai: GF-ek és turbinák közötti összeköttetés megteremtése, hő elvezetése szükség esetén biztosítja a háziüzemi gőzrendszerek megtáplálását, részt vesz a blokk lehűtésében és felfűtésében. Nyomáskorlátozás, hőelvezetés üzemzavari helyzetben Reaktor 1375 MW TK 123 bar 325 C FET Csapadékelvezetés 297 C 267 C 222 C NNYE Gőzfejlesztő 7000 t/h FKSZ 46 bar, 260 C 450 t/h, 0,25% VVER-440 főgőzrendszer 72 bar NNY ház Táptartály 164 C, 6 bar Főgőzrendszer Tápszivattyú 2 bar 135 C 12% 148 C 1,7 bar, 240 C, 0% CSTH KNY ház 30 mbar kondenzátor KNYE 25 C Főkondenzátum szivattyú 22 bar Csapadékelvezetés 230 MW Generátor 12 C Dunavíz 20 C m 3 /h 8

9 Főgőzrendszer VVER-440 Részei: Főgőz vezeték a spec. falátvezetésekkel, GF-enként 2 db légvezérlésű biztonsági szelep, a szétszakaszolható főgőzkollektor a nyomás kiegyenlítéshez, GF-t a főgőzkollektorról leválasztó tolózárak Tolózárak a turbinának a főgőzkollektorról való leválasztásához, kondenzátorba redukáló (KR) atmoszférába redukáló (AR) 6. GF 5. GF 4. GF 3. GF 2. GF 1. GF HERMETIKUS TÉR SZEKUNDERKÖR (gépház) 5 bar-os redukáló 7 bar-os redukálók Kondenzátorba redukálók 6. gőzvezeték 4. gőzvezeték 2. gőzvezeték 5. gőzvezeték 3. gőzvezeték 1. gőzvezeték Gőzvezeték rockwell Főgőz tolózár TMK tolózár gőz tolózár Főgőz kollektor Gőz a páratlan számú turbinára Gőzfejlesztő biztonsági szelepek Atmoszférába redukálók Szakaszoló rockwellek Lehűtő rendszer felé Főgőz kollektor Gőz a páros számú turbinára 5 bar-os redukáló (blokk indítás, tömszelence zárógőz, vákuum rendszer gőzsugár szivattyúi, fűtési rendszerek) 7 bar-os redukáló (táptartály fűtés) Forrás: PA 7 bar-os redukálók 5 bar-os redukáló Kondenzátorba redukálók háziüzemi gőzrendszer 9

10 Szekunder köri főberendezések 10

11 VVER-440 Feladatai: GF-ben termelt gőz hő- és mozgási energiájának mechanikai forgómozgássá alakítása + Generátor = Turbogenerátor Egy blokkon 2 turbina Reaktor 1375 MW TK 123 bar 325 C FET Csapadékelvezetés 297 C 267 C 222 C NNYE Gőzfejlesztő 7000 t/h FKSZ 46 bar, 260 C 450 t/h, 0,25% 72 bar NNY ház Táptartály 164 C, 6 bar Tápszivattyú + Generátor 2 bar 135 C 12% 148 C 1,7 bar, 240 C, 0% CSTH KNY ház 30 mbar kondenzátor KNYE 25 C Főkondenzátum szivattyú 22 bar Csapadékelvezetés 230 MW Generátor 12 C Dunavíz 20 C m 3 /h 11

12 Nedvesgőz turbinák sajátosságai: nagy egységteljesítmény, mérsékelt frissgőznyomás és -hőmérséklet, telített frissgőz, kis hőesés, nagy fajlagos gőzfogyasztás, nagy gépméret és géptömeg, általában alacsony (1500 fordulat/perc) fordulatszám. Nedvesség csökkentés módszerei: turbinán belüli cseppleválasztás: tápvízelőmelegítő megcsapolások, KNY ház utolsó fokozat elszívás turbinán kívüli cseppleválasztás: cseppleválasztó és túlhevítő, gőzvezetéken könyökszeparátor. Lapáterózió csökkentése: álló- és a forgólapátok közötti axiális rés növelésével (a nagyobb cseppek szétaprózódnak), Különleges lapátanyagok, korrózióálló acélok, titánötvözetek, nagykeménységű keményfém betétek felhegesztése, hőkezelés stb. 12

13 VVER-440 Felépítés: ház állórész gőzbevezetés és az elvezetés (megcsapolás, és kiömlőcsonk) vezetékei vízszintesen, a középvonal síkjánál osztott alsó és felsőházra tengely forgórész. Az álló lapátok a gőz áramlási sebességét megnövelik, és megfelelő szögben a futólapátokra vezessék. A futólapátok pedig a gőz mozgási energiáját mechanikai munkává alakítják át. A turbinában az álló és a futólapát sorok felváltva követik egymást. Egy álló és egy futó lapátsort együttesen fokozatnak nevezünk. "Frissgőz" belépés tengely (forgórész) Gőz belépés a fokozatba Állólapát Megcsapolások Futólapát Impulzuserő Gőz kilépés a fokozatból ház (állórész) Munkátvégzett gőz kilépés Állólapátok Futólapátok 13

14 VVER-440 Műszaki paraméterek: Üzemi gőznyelés: 1350 t/h Üzemi fordulatszám: 3000 f/perc Üzemi teljesítmény: 230 MW Nedvesgőz turbina 14

15 VVER-440 NNY turbina: 6 fokozat KNY turbina: 2*5 fokozat Kapcsolódó berendezések: CSTH Megcsapolások KVSZ (kényszerzárású visszacsapó szelepek) Tengelyvég tömítések Gyorszárak, szabályozó szelepek A turbina nagynyomású forgórésze A turbina kisnyomású forgórésze a megbontott turbinaházban 15 Forrás: PA

16 - EPR Gross electrical output 1,720 MWe Net electrical output 1,600 MWe Main steam pressure (HP turbine) 75.5 bar Main steam temperature 290 C Steam flow 2,443 kg/s Rated speed 1,500 r.p.m. HP turbine 1 LP turbine 3 Length of turbine-generator rotor train 68 m Forrás: Areva 16

17 Szekunder köri főberendezések Cseppleválasztó túlhevítő 17

18 Szekunder köri főberendezések CSTH 1. Feladatai: a turbina nagynyomású házból kilépő, és a kisnyomású ház felé áramló gőz nedvesség tartalmának leválasztása, majd két fokozatban történő újrahevítése. Felépítése: Két párhuzamos átömlő vezeték Elő leválasztó berendezések (cső és könyök szeparátor) Reaktor 1375 MW TK 123 bar 325 C FET Csapadékelvezetés 297 C 267 C 222 C NNYE Gőzfejlesztő 7000 t/h FKSZ 46 bar, 260 C 450 t/h, 0,25% 72 bar NNY ház Táptartály 164 C, 6 bar Tápszivattyú 2 bar 135 C 12% 148 C Cseppleválasztó túlhevítő 1,7 bar, 240 C, 0% CSTH KNY ház 30 mbar kondenzátor KNYE 25 C Főkondenzátum szivattyú 22 bar Csapadékelvezetés 230 MW Generátor 12 C Dunavíz 20 C m 3 /h A NNY házból kilépő gőz nedvességtartalma 12 % A CSTH-ba belépő gőz hőmérséklete 135 C A CSTH-ból kilépő gőz nedvességtartalma 0,0 % A CSTH-ból kilépő gőz hőmérséklete 240 C 18

19 CSTH - KSNP Forrás: KAERI 19

20 Szekunder köri főberendezések Főkondenzátum rendszer 20

21 Főkondenzátum rendszer Feladatai: a turbina kisnyomású házból távozó gőz fogadása és lekondenzálása a kondenzátorban. A keletkezett csapadék előmelegítése és táptartályba juttatása a kisnyomású előmelegítőkön keresztül, a fenti fő feladatokon túlmenően, a rendszer működtető, munka, és hűtővizet szolgáltat különböző primer és szekunderköri berendezésekhez. Reaktor 1375 MW TK 123 bar 325 C FET Csapadékelvezetés 297 C 267 C 222 C NNYE Gőzfejlesztő 7000 t/h FKSZ 46 bar, 260 C 450 t/h, 0,25% 72 bar NNY ház Táptartály 164 C, 6 bar Tápszivattyú 2 bar 135 C 12% 148 C 1,7 bar, 240 C, 0% CSTH KNY ház 30 mbar kondenzátor KNYE 25 C Főkondenzátum szivattyú 22 bar Csapadékelvezetés 230 MW Generátor 12 C Dunavíz 20 C m 3 /h Főkondenzátum rendszer, VVER

22 Kondenzátor VVER-440 Forrás: PA Kondenzátor felépítése: két félkondenzátor a kisnyomású turbinaházak alatt A félkondenzátorok gőztere egy átkötésen keresztül össze van kapcsolva, hűtővíz oldalon viszont két külön, független egység. Függőleges elosztású kétjáratú hőcserélő: a hűtővíz az egyik járaton belép, a kondenzátor végén a fordító kamrában megfordul, majd a másik járaton távozik. A hűtőközegnek használt Duna víz a hőátadó csövek belsejében áramlik, a gőz kondenzálása a csövek külső felületén megy végbe. A lekondenzálódott víz zsompban gyűlik össze, ahonnan a vizet a főkondenzátum szivattyú juttatja el a KNY előmelegítők felé. KNY előmelegítő: főkondenzátum felmelegítése ~146 C hőmérsékletig. felmelegítés a turbináról megcsapolt gőzzel Be Hűtővíz Ki Kondenzátor hűtővíz Gőz a kisnyomású turbina házból Hőátadó csövek Kondenzátor zsomp oldalnézet Hűtővíz fordítókamra felülnézet 22

23 Kondenzátor VVER-440 Forrás: PA Gőz a kisnyomású turbina házból Zsompvízszint szabályozás: túl magas: eléri a hőátadó csöveket romlik a kondenzátor hőátadása túl alacsony: csökken a főkond. sziv. hozzáfolyása kavitációveszély oldalnézet Kondenzátornyomás 30 mbar Kondenzátum hőmérséklet 25 C A rendszer nyomás a főkondenz szivattyúk után 22 bar A főkondenzátum mennyiség (a szivattyúk után) 1000 t/h Kondenzátum hőmérséklet a KNYE-k után 148 C Kondenzátor hűtővíz Hőátadó csövek Kondenzátor zsomp Hűtővíz fordítókamra Be Hűtővíz Ki felülnézet 23

24 Kondenzátor Atomerőművi kondenzátorok sajátosságai: : nagy fajlagos gőzfogyasztás -> nagy kondenzátorok (50-70%- kal nagyobbak, mint a hőerőművekben) Méretezés: nagy mennyiségű redukált gőz fogadására is alkalmasak legyenek. (pl. üzemzavari szituációkban) Az atomerőmű általában alaperőmű -> folyamatos, üzemközbeni tisztítási eljárások. Forrás: PA Kondenzátor tisztítás, VVER

25 Kondenzátor Forrás: PA Kondenzátor tisztítás, VVER

26 Kondenzátor - EPR Condenser Cooling surface 110,000 m2 Cooling medium sea water Cooling water flow 53 m3/s Vacuum at full load 24.7 mbar abs. Sea water temperature rise 12 C Forrás: Areva 26

27 Szekunder köri főberendezések Tápvíz rendszer 27

28 Tápvíz rendszer VVER-440 Forrás: PA Feladatai: a táptartályokban tárolt tápvíz gőzfejlesztőkbe juttatása; a tápvíz előmelegítése a nagynyomású előmelegítőkön, részvétel a primerkör lehűtésében és felfűtésében. Reaktor 1375 MW TK 123 bar 325 C FET Csapadékelvezetés 297 C 267 C 222 C NNYE Gőzfejlesztő 7000 t/h FKSZ 46 bar, 260 C 450 t/h, 0,25% 72 bar NNY ház Táptartály 164 C, 6 bar Tápszivattyú 2 bar 135 C 12% 148 C 1,7 bar, 240 C, 0% CSTH KNY ház 30 mbar kondenzátor KNYE 25 C Főkondenzátum szivattyú 22 bar Csapadékelvezetés 230 MW Generátor 12 C Dunavíz 20 C m 3 /h Tápvíz rendszer 28

29 Tápvíz rendszer VVER-440 GTT működése: termikus gáztalanítás a vizet apró cseppekre, illetve sugarakra bontjuk, majd forráspontig hevítjük, a forrásban lévő víz gázoldó képessége kicsi, így az elnyelt gázok felszabadulnak. a kondenzvíz melegszik, ezért a GTT egyben keverő előmelegítő is. KNYE felől érkező kondenzvíz a gáztalanító felső részén lép be, és csepegtető tálcákon folyik lefelé A fűtőgőz alul áramlik be, és a lecsepegő kondenzvízzel szemben áramlik. A gőz részben a telítési hőmérsékletig melegíti a vizet, részben a kiváló gázokat magával ragadja. Forrás: Csom-Aszódi:SSIM elméleti össszefoglaló AE Technológiák 29

30 Tápvíz rendszer VVER-440 Forrás: Csom-Aszódi:SSIM elméleti össszefoglaló AE Technológiák 30

31 EPR - Forrás: Areva 31