Szekunder köri főberendezések

Szekunder köri főberendezések Atomerőművek Dr. Aszódi Attila, Boros Ildikó, BME NTI 2015. Október 26.

Tartalom • Primer köri főberendezések • Szekunder köri főberendezések – – – –

2015. 10.26.

Főgőz rendszer Turbógenerátor Kondenzátor Tápvíz-rendszer

Szekunder kör

2

Szekunder köri főberendezések

2015. 10.26.

Szekunder kör

3

Szekunder kör • Szekunder kör fő rendszerei: –Főgőzrendszer • Főgőzvezeték • Turbina (NNY, gőzszeparátor / újrahevítő, KNY) • Kondenzátor

–Kondenzátum / tápvíz rendszer • Kondenzátor • Víztisztító • Előmelegítők Tipikus PWR szekunder kör Forrás: NRC

2015. 10.26.

Szekunder kör

4

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

2015. 10.26.

Szekunder kör

5

Szekunder köri főberendezések – VVER-440 123 bar 325 °C

1,7 bar, 240 °C, 0%

46 bar, 260 °C 450 t/h, 0,25%

TK Gőzfejlesztő

CSTH

297 °C 2 bar 135 °C 12%

267 °C 7000 t/h FKSZ

FET

230 MW Turbina KNY ház

Turbina NNY ház

Reaktor

Generátor 30 mbar

1375 MW

Turbina kondenzátor Fűtőgőz

Kondenzátor 25 °C zsomp

Fűtőgőz

Paks, VVER-440 Forrás: PA

Fűtőgőz

Főkondenzátum szivattyú

Táptartály 22 bar

164 °C, 6 bar 222 °C

148 °C

NNYE Csapadékelvezetés 2015. 10.26.

12 °C Dunavíz 20 °C 44000 m3/h

Tápszivattyú 72 bar

KNYE Csapadékelvezetés

Szekunder kör

6

EPR turbinacsarnok látványterv Forrás: Areva

2015. 10.26.

Szekunder kör

7

Szekunder köri főberendezések Gőzfejlesztő

2015. 10.26.

Szekunder kör

8

Gőzfejlesztő

Gőzfejlesztők lehetséges elvi kapcsolásai Forrás: Margulova - Atomerőművek

• Gőzfejlesztő feladata: – szekunder oldali víz forralása primer köri hűtőközeggel. – hermetikusan elválasztja a radioaktív primer kört a szekunder körtől, így azonos mértékben tartozik mindkét körhöz.

• Működési elve: – a.) különálló, hidegági primer hűtőközeggel fűtött előmelegítővel és túlhevítővel – b.) gyakorlati megvalósítás PWR-eknél (VVER-eknél); – c.) GF különálló előmelegítővel 2015. 10.26.

b.) A belépő tápvíz összekeveredik a GF szekunder oldali gőz-víz keverékkel, és bizonyos mennyiségű gőz kondenzálásával felmelegszik a GF nyomásának megfelelő telítési hőmérsékletre. min értékre gazdasági optimum adódik: ∆TGF min ∆TGF ↑ ⇒ szükséges GF hőátadó felület ↓ ⇒ GF ára ↓, de min ∆TGF ↑ ⇒ pGF ↓ ⇒ a blokk hatásfoka ↓

Szekunder kör

9

Gőzfejlesztő • Követelmények – Határfelület a primer és szekunder oldal között! – Áramlási mező megtervezése • Ne legyenek pangó térrészek (szennyeződések felhalmozódása) • Ne legyen áramlás keltette rezgés

– – – – –

Hőátadó cső hozzáférhető legyen (vizsgálatokhoz, karbantartáshoz) Monitorozás (pH és oxigén-koncentráció, szennyeződések, vízüzem) Vízüzemi követelmények Megfelelő szivárgás-detektálás Rétegződés elkerülése

• PWR: álló gőzfejlesztők • VVER: fekvő GF 2015. 10.26.

Szekunder kör

10

Forrás: NAÜ

PWR álló gőzfejlesztő • Babcock&Wilcox egyutas gőzfejlesztő túlhevítővel • Egyenes hőátadó csövek • Primer köri hűtőközeg belépés felül, kilépés alul • Két vastag vízszintes sík csőfal • Kialakítás miatt cső meghibásodás kevesebb

2015. 10.26.

Szekunder kör

11/71

PWR álló gőzfejlesztő

Forrás: Dr. Ősz János: Gőzfejlesztők vízüzeme (előadás, 2011. Atomerőművek)

• • • • •

Tipikus PWR gőzfejlesztő U-csöves hőátadó felületű Primer közeg ki- és belépés alul nyomottvíz-telített gőz hőcserélők a víztükör felületen viszonylag egyenletes gőzkilépés, de nagyobb gőzsebességek, ezért nagyobb cseppelragadás, • kétfokozatú cseppleválasztó – Centrifugális nedvességszeparátor + kampós terelőlemezek

• 99,5% gőztartalom 2015. 10.26.

Szekunder kör

12/71

PWR álló gőzfejlesztő

Forrás: Korea Atomic Energy Reseach Institute Nuclear Training Center http://www.kntc.re.kr/openlec/nuc/NPRT/

GF lemezes gőzszeparátor

GF centrifugális gőzszeparátor

2015. 10.26.

Szekunder kör

13/71

Gőzfejlesztő – EPR • • •

24 m magas! 99,75%-os gőz Axiális tápvízelőmelegítő

• • • • •

Tömege 520 t Tápvíz hőmérséklet: 230°C Főgőz-áram 2,443 kg/s Főgőz-hőmérséklet: 293°C Főgőz telítési nyomás: 78 bar

2015. 10.26.

Forrás: Areva

Szekunder kör

14

Gőzfejlesztő – VVER-440 Forrás: PA

2015. 10.26.

Szekunder kör

15

Gőzfejlesztő – VVER-440 Forrás: PA

• GF jellemzői: – keverő tápvízelőmelegítő zóna, – alacsony a kilépő gőzsebesség a „víztükrön” keresztül (Paks: 0,1-0,5 m/s), – egyfokozatú, zsalus cseppleválasztó, – a csőköteg felett kicsi a vízszint – a gőzfejlesztő alján, ahova kiülepszik a korróziótermék iszap, nincs hőátadó cső, – a primer kollektorok felülről nyithatóak. 2015. 10.26.

Szekunder kör

16

Gőzfejlesztő – VVER-440 • GF műszaki paraméterei (Paks): – – – – – – – – – –

2015. 10.26.

L ≈ 12 m D≈3m Fűtőcsövek száma: 5536 db Fűtőcsövek mérete: ∅16 x 1,4 mm U acélcső Gőztermelés: 450 t/h Gőz nyomása: 46 bar Gőz hőmérséklete: 260 °C Gőz nedvesség tartalma: 0,25 % Gőztér térfogata: 30 m3 Víztér térfogata: 40 m3

Szekunder oldali vízfelszín Forrás: Kristóf G., Ősz J., Nukleon

Szekunder kör

17

Gőzfejlesztő


Fekvő és álló GF-k közötti eltérések • Álló GF:

• Fekvő GF: – 70 (130)-200 mm vastag gyűrűbe, a kollektorcső falának teljes hosszán berobbantott, újabban behengerelt, és primerköri oldalról körbehegesztett, vízszintes U-csöves konstrukció, – keverő tápvízelőmelegítő zóna, – nagyobb víztükör

– 600-1000 mm vastag csőfalba behengerelt, később berobbantott, és primerköri oldalról körbehegesztett, függőleges U-csöves konstrukció; – konvektív ellenáramú tápvízelőmelegítő zóna; – a kisebb víztükör • • • •

• • • •

egyenletesebb gőzkilépés, nagyobb gőzsebesség, nagyobb cseppelragadás, többfokozatú cseppleválasztás szükséges,

– magasabb átlagos hőátviteli tényező [6,7 – 8,5 kW/(m2⋅K)], – hőátadó csövek anyaga: króm-nikkel ötvözet, – a betöményedő szennyező anyagok kiülepedése döntő részben a csőfalon!!

2015. 10.26.

Szekunder kör

egyenetlen gőzkilépés, kisebb gőzsebesség, kisebb cseppelragadás, egyfokozatú cseppleválasztás,

– VVER-440 GF: alacsonyabb átlagos hőátviteli tényező [4,7 kW/(m2⋅K)], – VVER-1000 GF-nél az átlagos hőátviteli tényező ∼6,1 kW/(m2⋅K), – hőátadó csövek anyaga: rozsdamentes ausztenites acél, – a betöményedő szennyező anyagok kiülepedése döntő részben a tartály fenekén.

18

Gőzfejlesztő – VVER-1200

Paraméter, dimenzió Hőteljesítmény [MW] Frissgőz tömegáram [t/h] Frissgőz nyomás [bar] Hűtőközeg be/kilépési hőmérséklete [°C] Hűtőközeg nyomás [bar] Hűtőközeg térfogatáram [m3/h] Tápvíz hőmérséklete [°C] Frissgőz áramlási sebesség a gőzrétegben [m/s] Ház átmérője [m] Ház anyaga Kollektor perforált elemének anyaga Hőcserélő felület [m2] Csövek száma [db] Közepes csőhossz [m]

2015. 10.26.

PGV-1000M 750 1470 62,7

PGV-1000MKP 800 1600 70,0

320/289

329/298

157

161,4

21200

21400

164-220

225

0,31

0,33

4,0 10GN2MFA

4,2 10GN2MFA

10GN2MFA-S

10GN2MFA-S

6115 11000 11,1

6105 10978 11,1

Szekunder kör

19

Konstrukciós hibák: PWR

2015. 10.26.

Szekunder kör


20/71

Konstrukciós hibák: VVER


• A tápvíz-elosztó helye a melegoldali csőkötegben (mérsékelte a gőztermelés egyenlőtlenségét, de elősegítette a diszperz korróziótermékek lerakódását a keverő tápvízelőmelegítő zónában). • A tápvíz-elosztó Szt20 anyagminősége (acél) lehetővé tette eróziós-korróziós elhasználódásukat.

2015. 10.26.

Szekunder kör

21/71

Konstrukciós hibák


• Tápvíz-elosztók cseréje (minden GF-ben): – ausztenites acélból, – csőköteg fölé (a régi bennmaradt), melynek következménye a cirkuláció megváltozása.

2015. 10.26.

Szekunder kör

22/71

Konstrukciós hibák - VVER


• Nem hatékony a GF-k leiszapolása diszperz korróziótermékekre. Számos átalakítás, annak ellenére, hogy a felhalmozódási helyüket nem ismerjük (különösen az új tápvíz-elosztónál). • Eltérő leiszapolás szükséges (hely, tömegáram) az oldott ionokra és a diszperz korróziótermékekre! • Leiszapolási stratégia módosítás és vezeték méret bővítések (VVER-1000-nél)

2015. 10.26.

Szekunder kör

23/71

2. Szerkezeti anyag


Anyagminőség

VVER

PWR

Hőátadó csövek

08H18N10T 08H18N12T (ausztenites acél)

Inconel-600, -690, (króm-nikkel ötvözet) Incolloy-800

Csőfal-kollektor

08H18N10T 10GN2MFA (gyengén ötvözött acél -1000)

gyengén ötvözött acél mindkét oldalról csőanyagminőséggel plattírozva

Feszültségkorróziós hajlam

transzkrisztallin

interkrisztallin (Inconel600) minimális (Incolloy-800)

Jellemző feszültségkorróziós helyek

csőmegfogások alatt kollektor-cső megfogás környezete (-1000)

csőfal-cső közti rés csőmegfogások környezete

Kristályszerkezeti korrózió megjelenési formái repedésszerű jelleget mutatnak. − Transzkrisztallin korrózió: a korróziós repedések az egyes szemcséken keresztül haladnak. − Interkrisztallin (kristályhatármenti) korrózió: a szemcsehatárok mentén hálószerűen kialakuló korróziós károsodás. 2015. 10.26.

Szekunder kör

24/71

Gőzfejlesztő-cserék • PWR tervezési filozófia része a GF esetleges cseréje • VVER-nél gazdaságilag nem életképes megoldás • Jellemző PWR meghibásodási folyamatok: kristályközi stressz-korrózió (csőmeghibásodások 60-80%-a), súrlódási korrózió és lyukkorrózió (15-20%), többi mechanikai károsodás • Hőátadó cső dugózásokkal csökken a megengedett hőteljesítmény • Lehetséges megoldások:

GF-csere a TMI-1-ben (2009), forrás: WNN

– Hőátadó csövek eltávolítása, újracsövezés – nagy dózisok, hosszú állásidő -> nem alkalmazzák – GF alsó részének eltávolítása, újra cserélése – pl. Turkey Point (1981!) – Teljes csere

• Új, optimalizált típusok (több rögzítés a rezgések elkerülésére, anyagválasztás, áramlási viszonyok megváltoztatása a pangó áramlások elkerülésére) • Mostanra a 69 amerikai PWR közül 57-ben volt GF-csere (és a többiben is lesz) • •

GF csere gyorsasági rekordot a franciák tartják: 1996-ban 33 nap alatt cseréltek 3 GF-et a Gravelines 2-n. Összehasonlításként: az első amerikai GF-cserék majdnem egy évig tartottak. Franciák az összes GF-üket cserélik, az EDF 44 db-ot rendelt a következő 3-4 évre.

2015. 10.26.

Szekunder kör

25

GF-csere a St. Lucie atomerőműben (USA) • USA, Florida • Ikerblokkos PWR (indult: 1976, 1983), 2x1000 MW Combustion Enginering típus • 2003-ban kapott engedélyt az üzemidőhosszabbításra (2036, 2042-ig) • Gőzfejlesztő-cserék: 1997, 2007

Forrás: Aszódi A., 2006

Az új GF-ek a 2. blokknál (Forrás: FPL) 2015. 10.26.

Szekunder kör

26

GF-csere a San Onofre atomerőműben (USA) • San Onofre NPP • 1. blokk: 1968-1992 – Nagyrészt leszerelve (reaktortartály is)

• 2. blokk: 1983-tól (1170 MW) • 3. blokk: 1984-től (1170 MW) • Gőzfejlesztő-cserék – 2004-ben a Mitsubishi kapott megbízást az új GF-ekre (2 GF/blokk) – 2. blokki GF-et 2010 közepén telepítették, 3. blokkit 2011 elején.

2015. 10.26.

Szekunder kör

27

GF-csere a San Onofre atomerőműben (USA) • • • • • •

•

2012. január: 2. blokk leállítás karbantartásra (egy kampány a GF csere óta) Az egyik GF-ben 2 csövön kopás a távtartó miatt. Másik GF-ben szintén 2 ilyen kopás + 2 a rezgéscsillapító rács miatt. Ezek mellett 94 ill. 98 csövet kellett ledugózni (egy GF-ben 9727 U-cső), kopási indikációk viszont több mint 1600 csövön 2012. január végén 3. blokkon primer-szekunder folyás (kisebb a korlátnál, de leállították a blokkot) GF vizsgálata egy csőnél igazolt szivárgást A 3. blokki GF-ek örvényáramos vizsgálata nem várt kopásokat mutatott (hasonló helyeken, mint a 2. blokknál), valamint cső-cső érintkezés miatti kopást is (56 ill. 73 csőnél), indikációk >1800 csövön A blokkok 2012 januárja óta állnak – –

2. blokk: tervezett újraindítás 70%-on 2013 közepén 3. blokk: 2012 augusztusban üzemanyag kirakva.

•

2013 június: bejelentették a 2. és 3. blokk végleges leállítását

•

Az eddigi vizsgálatok szerint a szállító MHI hibázott a számítógépes tervezés során (a valósnál kisebb számított termohidraulikai paraméterek) és a gyártás során is (rezgéscsökkentő rácsok nem elég hatékonyak). Emiatt jelentős rezgés lépett fel üzem közben.

2015. 10.26.

Szekunder kör

28

GF-csere a San Onofre atomerőműben (USA)

Forrás: NRC

2015. 10.26.

Szekunder kör

29

Szekunder köri főberendezések Főgőzrendszer

2015. 10.26.

Szekunder kör

30

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

Főgőzrendszer 123 bar 325 °C

1,7 bar, 240 °C, 0%

46 bar, 260 °C 450 t/h, 0,25%

TK Gőzfejlesztő

CSTH

297 °C 2 bar 135 °C 12%

267 °C 7000 t/h FKSZ

FET


Turbina NNY ház

Reaktor

Generátor 30 mbar

1375 MW

Turbina kondenzátor

12 °C Dunavíz 20 °C 44000 m3/h

Fűtőgőz 25 °C Fűtőgőz

Fűtőgőz


Táptartály 22 bar

164 °C, 6 bar 222 °C

148 °C

NNYE Csapadékelvezetés

Tápszivattyú 72 bar


VVER-440 főgőzrendszer 2015. 10.26.

Szekunder kör

31

Főgőzrendszer – VVER-440 •

Részei: – –

–

–

–

– –

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

2015. 10.26.

Szekunder kör

32

Főgőzrendszer – VVER-440

Forrás: PA tányérrugó

• Túlnyomásvédelmi rendszerek:

diferenciál dugattyú

záró levegő

– GF-enként 2 biztonsági szelep (Nyitás: 56,5 ill. 57,5 bar, max. 2*300 t/h) • Feladat: a gőzfejlesztők köpenyterének védelme • egyes üzemzavari szituációkban lehetővé teszik a primerkörben keletkező hő elvonását

emelő levegő

zárótest

gőz belépés

– kondenzátorba redukáló (KR), 2 db/turbina (Nyitás: 48,6 bar, max. 400 t/h) • Feladat: a főgőzkollektor nyomásának korlátozása – turbina kieséskor, teherledobáskor, a primerköri hőelvonás biztosítása a blokkleállítás és blokkindítás egyes szakaszaiban – A gőzlefúvatás a turbina kondenzátorba történik.

záró levegő emelő levegő

– atmoszférába redukáló (AR), 1 db/turbina (Nyitás: 52,6 bar, max. 200 t/h) • Feladat: üzemzavari szituációban a főgőzkollektor túlzott mértékű nyomásemelkedésének megakadályozása a gőz szabadba történő lefúvatásával.

gőz kilépés

gőz belépés

– A gőzlefúvatás az atmoszférába történik.

• Egy atmoszférába redukálóval maximálisan lefúvatható gőzmennyiség 200 t/h. 2015. 10.26.

Szekunder kör

GF biztonsági szelep működése

33

Főgőzrendszer – VVER-440 • Főgőzrendszer kapcsolata a NNY turbinával: – A gőzvezetékekbe gyorszárak és szabályzó szelepek vannak beépítve. – A gyorszárak a turbina fő gőzelzáró szerelvényei. Feladatuk a turbinába érkező gőz gyors (0,3 s alatti) elzárása. – A turbinába áramló gőz mennyiségének szabályozását a gyorszárak után beépített szabályzó szelepek végzik. A szelepek a gőzáram változtatásán keresztül üresjáraton a turbina fordulatszámát, szinkronüzemben a teljesítményét változtatják. – A két középső gyorszár és szabályzó szelep közül egy vezeték ágazik le a cseppleválasztó túlhevítő II. fokozat fűtésére. Forrás: PA Fűtőgőz a CSTH II. fokozathoz

Turbia gőztolózárak

Turbina kisnyomású ház felé

Gőz a főgőz rendszertől

Nagynyomású ház

Turbina gyorszárak 2015. 10.26.

Szekunder kör

Turbina szabályzó szelepek

Turbina kisnyomású ház felé 34

Szekunder köri főberendezések Turbina

2015. 10.26.

Szekunder kör

35

Turbina – VVER-440 Turbina + Generátor

• Feladatai: –

– –

GF-ben termelt gőz hő- és mozgási energiájának mechanikai forgómozgássá alakítása Turbina + Generátor = Turbogenerátor Egy blokkon 2 turbina

123 bar 325 °C

1,7 bar, 240 °C, 0%

46 bar, 260 °C 450 t/h, 0,25%

TK Gőzfejlesztő

CSTH

297 °C 2 bar 135 °C 12%

267 °C 7000 t/h FKSZ

FET


Turbina NNY ház

Reaktor

Generátor 30 mbar

1375 MW


12 °C Dunavíz 20 °C 44000 m3/h


Fűtőgőz


Táptartály 22 bar

164 °C, 6 bar 222 °C

148 °C

NNYE

Tápszivattyú

Csapadékelvezetés

2015. 10.26.

72 bar

Szekunder kör


36

Turbina •

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.

2015. 10.26.

Szekunder kör

37

"Frissgőz" belépés

Turbina – VVER-440

Állólapát

Turbinaház (állórész)

Futólapát

• Felépítés: – Turbinaház → állórész • gőzbevezetés és az elvezetés (megcsapolás, és kiömlőcsonk) vezetékei • vízszintesen, a középvonal síkjánál osztott • alsó és felsőházra

– Turbina 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.

Turbina tengely (forgórész)

Megcsapolások Munkátvégzett gőz kilépés Impulzuserő

Gőz belépés a fokozatba

Gőz kilépés a fokozatból

Állólapátok

2015. 10.26.

Szekunder kör

Futólapátok

38

Turbina – VVER-440 •

Műszaki paraméterek: – – – –

2015. 10.26.

Üzemi gőznyelés: 1350 t/h Üzemi fordulatszám: 3000 f/perc Üzemi teljesítmény: 230 MW Nedvesgőz turbina

Szekunder kör

39

Turbina – 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 2015. 10.26.

Szekunder kör

Forrás: PA

40

Turbina - 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 2015. 10.26.

Szekunder kör

41

Alstom Arabelle turbina • Az üzemelő atomerőművek 30%ában Alstom turbina • Arabelle: gőzturbina 900-1900 MW teljesítménnyel (legnagyobb üzemelő: 1550 MW, legnagyobb épülő: 1750 MW) – Különböző lapát-átmérők az utolsó fokozatra (max. 1,75 m lapáthossz) – 50/60 Hz frekvencia – 2/3/4 kisnyomású házas kivitel – > 37% hatásfok

• Egyáramú közepes nyomású turbinaház (IP) a nedvességszeparátor-újrahevítő után Forrás: Alstom 2015. 10.26.

Szekunder kör

42

Alstom Arabelle turbina • Turbinacsoport – hossza: 37,5 m – Tömege: 1880 t

• Üzemi nyomás: – 68 bar frissgőz nyomás – 10,43 bar HP kilépő nyomás – 3,4 bar IP kilépő nyomás

Forrás: Alstom

2015. 10.26.

Szekunder kör

43

Alstom Arabelle turbina • Referencia-erőművek – 26 most épülő blokkon lesz Arabelle turbina – Kapcsolható EPR, ABWR, VVER, AP1000 blokkokhoz

• Balti atomerőmű (VVER-1200!) – Alstom-Atomenergomash közös vállalat – Teljes turbinasziget (MSR, kondenzátor, tápvíz-előmelegítők)

• Flamanville-3 – A legnagyobb teljesítmény turbógenerátor a világon

2015. 10.26.

Szekunder kör

Turbinák szállítói az üzemelő atomerőművekben (balra) Referenciablokkok Alstom turbinákhoz (jobbra) Forrás: Alstom

44

Siemens SST5-9000 turbina

A turbina-gépcsoport térbeli elrendezése Forrás: Siemens

• • • •

Teljesítmény: 1000-1900 MW-ig Gőz hőmérséklet: 300 oC-ig Gőznyomás: 80 bar-ig 4- vagy 6-áramú kisnyomású rész (2/3 ikeráramú ház) • 4 pólusú, 1500 rpm fordulatú turbógenerátor • Függőleges MSR • Utolsó fokozat lapáthossz: 1,83 m Forrás: Siemens

2015. 10.26.

Szekunder kör

45

Siemens SST5-9000 turbina

Tengelyre zsugorított rotor gyártás Forrás: Siemens

• Speciális LP rotor rögzítés: tengelyre zsugorítás – Feszültségkorrózió csökkentése

• Alkalmazható: CPR1000, VVER, AP1000, EPR • Referencia atomerőművek:

Forrás: Siemens

– Yangjiang CPR, Kína – Olkiluoto-3 EPR, Finnország

2015. 10.26.

Szekunder kör

46

Szekunder köri főberendezések Cseppleválasztó túlhevítő

2015. 10.26.

Szekunder kör

47

Szekunder köri főberendezések – CSTH 1. Cseppleválasztó túlhevítő

• Feladatai:

123 bar 325 °C

a turbina nagynyomású házból kilépő, és a kisnyomású ház felé áramló gőz nedvesség tartalmának leválasztása, majd két fokozatban történő újrahevítése.

• NNY turbinából kilépő gőz nedvességtartalma 12% • Felépítése: – –

2015. 10.26.

Két párhuzamos átömlő vezeték Elő leválasztó berendezések (cső és könyök szeparátor)

1,7 bar, 240 °C, 0%

46 bar, 260 °C 450 t/h, 0,25%

TK Gőzfejlesztő

CSTH

297 °C 2 bar 135 °C 12%

267 °C 7000 t/h FKSZ

FET


Turbina NNY ház

Reaktor

Generátor 30 mbar

1375 MW


12 °C Dunavíz 20 °C 44000 m3/h


Fűtőgőz


Táptartály 22 bar

164 °C, 6 bar 222 °C

148 °C

NNYE

Tápszivattyú

Csapadékelvezetés

72 bar

Szekunder kör


48

Szekunder köri főberendezések – CSTH 2. Forrás: Csom-Aszódi:SSIM elméleti össszefoglaló

• Működése: – hengeres nyomástartó edény • cseppleválasztó szerkezet (felül) – mechanikus szeparáció • túlhevítő I: fokozat (alul a palást mentén) • túlhevítő II. fokozat (alul középen)

– túlhevítő egységek: hatszög alakú kazetták – ezekben hosszanti irányban bordázott hőátadó csövek – fűtőgőz a kazetták felső részén jut a hőátadó csövek belsejébe – lefelé áramolva hőjét átadja a csövek külső felületén áramló gőznek, közben lekondenzál

A NNY házból kilépő gőz nedvességtartalma A CSTH-ba belépő gőz hőmérséklete A CSTH-ból kilépő gőz nedvességtartalma A CSTH-ból kilépő gőz hőmérséklete 2015. 10.26.

12 % 135 °C 0,0 % 240 °C Szekunder kör

49

CSTH - KSNP Forrás: KAERI

2015. 10.26.

Szekunder kör

50

Szekunder köri főberendezések Főkondenzátum rendszer

2015. 10.26.

Szekunder kör

51

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.

123 bar 325 °C TK

Gőzfejlesztő

CSTH

297 °C 2 bar 135 °C 12%

267 °C 7000 t/h FKSZ

FET


Turbina NNY ház

Reaktor

Generátor 30 mbar

1375 MW


12 °C Dunavíz 20 °C 44000 m3/h


Fűtőgőz


Táptartály 22 bar

164 °C, 6 bar 222 °C

148 °C

NNYE

Tápszivattyú

Csapadékelvezetés

2015. 10.26.

1,7 bar, 240 °C, 0%

46 bar, 260 °C 450 t/h, 0,25%

72 bar

Szekunder kör

Főkondenzátum rendszer, VVER-440


52

Főkondenzátum rendszer – VVER-440 • Felépítése: – – –

•

•

–

–

Elektromágneses szűrő a korróziós termékek kiszűrésére, 2 db kevertágyas ioncserélő (ezek ma nem üzemelnek);

Háromútú kondenzátor szintszabályzó szelep; Kisnyomású előmelegítők •

2015. 10.26.

Forrás: Csom-Aszódi:SSIM elméleti össszefoglaló

Kondenzátor; Főkondenzátum szivattyú; Teljesáramú kondenztisztító (TKT)

Fűtőgőz turbinamegcsapolásból

Szekunder kör

53

Kondenzátor • Atomerőművi kondenzátorok sajátosságai: – Turbina: 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. 2015. 10.26.

Forrás: PA

Kondenzátor tisztítás, VVER-440

Szekunder kör

54

Kondenzátor – VVER-440

Forrás: PA Gőz a kisnyomású turbina házból

• 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. •

2015. 10.26.

oldalnézet

Kondenzátor zsomp Kondenzátor hűtővíz

Hőátadó csövek

Hűtővíz fordítókamra

Be Hűtővíz Ki

felülnézet

felmelegítés a turbináról megcsapolt gőzzel

Szekunder kör

55

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 zsomp Kondenzátor hűtővíz

Hőátadó csövek

Hűtővíz fordítókamra

Be Hűtővíz Ki

2015. 10.26.

Szekunder kör

felülnézet

56

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 2015. 10.26.

Szekunder kör

57

Szekunder köri főberendezések Tápvíz rendszer

2015. 10.26.

Szekunder kör

58

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.

123 bar 325 °C

1,7 bar, 240 °C, 0%

46 bar, 260 °C 450 t/h, 0,25%

TK Gőzfejlesztő

CSTH

297 °C 2 bar 135 °C 12%

267 °C 7000 t/h FKSZ

FET


Turbina NNY ház

Reaktor

Generátor 30 mbar

1375 MW


12 °C Dunavíz 20 °C 44000 m3/h


Fűtőgőz


Táptartály 22 bar

164 °C, 6 bar 222 °C

148 °C

NNYE

Tápszivattyú

Csapadékelvezetés

72 bar


Tápvíz rendszer 2015. 10.26.

Szekunder kör

59

Tápvíz rendszer – VVER-440 • Felépítés: Tápvíz hőmérséklet a táptartályban Tápvíz hőmérséklet a NNYE után Tápszivattyú szállított mennyiség Tápszivattyúk nyomóoldali nyomása

– Gáztalanítós táptartály (GTT); – tápvízszivattyú, – 3 db NNY előmelegítő, – tápvízkollektor, – GF szintszabályozó szelepek, – Üzemzavari tápvízszivattyúk:

164 °C 222 °C 740 t/h 72 bar

Forrás: Csom-Aszódi:SSIM elméleti össszefoglaló

a nyomó oldalon az üzemi tápszivattyúktól eltérően, a nagynyomású előmelegítők megkerülésével kapcsolódnak a tápvízkollektorra, közvetlenül a tápfejek elé. A kollektorból tápfejeken át jut a víz a megfelelő gőzfejlesztőbe.

2015. 10.26.

Szekunder kör

60

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

2015. 10.26.

Szekunder kör

61

Tápvíz rendszer – VVER-440 Forrás: Csom-Aszódi:SSIM elméleti össszefoglaló

• NNY előmelegítők: –

–

–

– –

–

2015. 10.26.

a tápszivattyúktól érkező 164 °C-os tápvizet a turbinánként három, sorba kapcsolt előmelegítővel 221 °C-ra melegítik. Függőleges elrendezésű felületi hőcserélő, a fűtőfelület felső része maga az előmelegítő, az alsó rész pedig a csapadék utóhűtő. A fűtőgőz az előmelegítőbe az edény felső részén lép be, majd terelőlemezekkel irányítottan a spirális csőkígyók felületére áramlik. A csapadékvíz az előmelegítő alsó részébe folyik, közben lehűl. A csapadékvíz elvezetése kaszkád módon, szabályozottan, állandó szinttartás mellett történik. Üzemzavari szintnövekedés esetén gyors és normál megkerülő útvonalon lehetőség nyílik az előmelegítő tápvíz oldali megkerülésére.

Szekunder kör

62

Szekunder köri főberendezések Üzemzavari, kiegészítő üzemzavari tápvízrendszer

2015. 10.26.

Szekunder kör

63

Üzemzavari tápvízrendszer – VVER-440 • Feladata: A gőzfejlesztők tápvíz ellátásának biztosítása: – Az üzemi tápvíz rendszer meghibásodása esetén. – A blokk indítás - leállítás fázisában.

• Egy blokkhoz egy üzemzavari tápvízrendszer • A rendszer két üzemzavari tápszivattyúból, a hozzá kapcsolódó armatúrákból és vezetékekből áll. • Táptartályból, NNYE megkerülésével táplálnak be a GFekbe • Leállított reaktor remanens hő eltávolítására alkalmasak (65 t/h szivattyúnként)

2015. 10.26.

Szekunder kör

64

Kiegészítő üzemzavari tápvízrendszer – VVER-440 • Feladata: A gőzfejlesztők tápvíz ellátása ha sem az üzemi, sem az üzemzavari tápszivattyúk nem tudják biztosítani a GF vízutánpótlását. • Külön rendszer, sótalanvíz tartályokból táplál be a GF-be • Sótalanvíz tartályok ikerblokkra közösek • Udvartéri csatlakozás 2. GF

4. GF

6. GF

HERMETIKUS TÉR

1. GF

3. GF

5. GF

KÜTR tápfejek

UDVARTÉR

Sótalnvíz tartály 1000 m3

PRIMERKÖR

KÜTR kollektor

kollektor szakaszolók

KÜTR kollektor

Sótalnvíz tartály 3

1000 m

(65 t/h)

Sótalnvíz tartály

Csatlakozás az ikerblokk KÜTR kollektorához

Kiegészítő üzemzavari tápszivattyúk

1000 m3

30 °C

Forrás: PA 2015. 10.26.

Udvartéri csatlakozás

Szekunder kör

Az iker blokk KÜTR szivattyúihoz

65

Lehűtő rendszer • Feladata: – Tervezett, illetve üzemzavari leállításkor a primerkör megfelelő sebességgel történő lehűtése a szekunder körön keresztül. – Az üzemen kívüli reaktorban termelődő remanens hő elvezetése. – Blokk indításakor a primer kör felfűtésének segítése. Főgőz kollektor

Lehűtő rdukálók

Lehűtő kondenzátorok

Hűtővíz a biztonsági hűtővíz rendszerről

Táptartály gáztalanítódómba

Tápszivattyúk szívó kollektorától (táptartály)

Táptartály gáztalanítódómba

Tápszivattyúk szívó kollektorától (táptartály)

Lehűtő szivattyúk

Forrás: PA 2015. 10.26.

Tápszivattyúk nyomó kollektorába (gőzfejlesztőkbe)

Szekunder kör

Tápszivattyúk nyomó kollektorába (gőzfejlesztőkbe)

66

Forrás: Areva

2015. 10.26.

Szekunder kör

67

Felhasznált források • NAÜ safety guide-ok • NAÜ – Basic Professional Training Course on Nuclear Safety • Paksi és BME NTI-s oktatási anyagok • US EPR dokumentáció (NRC) • KAERI – Nuclear Power Reactor Technology

2015. 10.26.

Szekunder kör

68

Szekunder köri főberendezések

Recommend Documents