Parní generátor | Atom Wiki | Fandom

Parní generátor — zařízení pro výměnu tepla pro výrobu vodní páry s tlakem vyšším než atmosférický s využitím tepla primárního chladiva pocházejícího z jaderného reaktoru.

Dříve se termín „parogenerátor“ používal také k označení parních kotlů, avšak po příchodu jaderných elektráren začal moderní význam vytlačovat původní. Moderní standardy neumožňují nazývat parní kotle parogenerátory. V některých oblastech poznání lze tento termín chápat také jako elektrické kotle a kotle na odpadní teplo.

Parogenerátory se používají ve dvou a tříokruhových jaderných elektrárnách. V jednookruhových jaderných elektrárnách hraje jejich roli samotný jaderný reaktor. Parogenerátory spolu s turbínovými kondenzátory a mezilehlými výměníky tepla (v tříokruhovém schématu) jsou major výměníky tepla jaderných elektráren, jejichž vlastnosti významně ovlivňují účinnost a ekonomické charakteristiky elektrárny.

• 1 Parogenerátor v jaderné elektrárně
• 2 Klasifikace a princip činnosti
• 3 Automatická regulace parních generátorů
  • 3.1 Technologická ochrana parogenerátorů
  • 3.2 Klasifikace ochranných zařízení

  Parogenerátor v jaderné elektrárně [ ]

  [1] Většina jaderných elektráren používá standardní schéma pro přeměnu jaderné energie na elektřinu: jaderné reakce ohřívají chladivo (obvykle vodu). Horká voda z reaktoru je čerpána parogenerátorem, kde odevzdává část tepla, a poté se vrací do reaktoru. Protože je tato voda pod vysokým tlakem, zůstává v kapalném stavu (v moderních reaktorech typu VVER asi 160 atmosfér při teplotě ~330 °C). V parogenerátoru se toto teplo přenáší na vodu druhého okruhu, která je pod mnohem nižším tlakem (polovina tlaku prvního okruhu nebo méně), takže se vaří. Výsledná pára jde do parní turbíny, která roztáčí elektrický generátor, a poté do kondenzátoru, kde se pára ochladí, kondenzuje a vrací se zpět do parogenerátoru. Kondenzátor je chlazen vodou z externího otevřeného zdroje vody (například chladicí nádrž).

  První i druhý okruh jsou uzavřené, což snižuje pravděpodobnost úniku radiace. Rozměry konstrukcí prvního okruhu jsou minimalizovány, což také snižuje radiační rizika. Parní turbína a kondenzátor neinteragují s vodou prvního okruhu, což usnadňuje opravy a snižuje množství radioaktivního odpadu během demontáže elektrárny.

  Typický parogenerátor se skládá z tisíců trubek, kterými je čerpáno chladivo prvního okruhu. Trubky jsou ponořeny do chladiva druhého okruhu. Je zřejmé, že během dlouhého (desítky let) provozu stanice se v trubkách mohou vyvinout závady. To může vést k úniku chladiva prvního okruhu do druhého. Proto se při plánovaných odstávkách reaktoru sleduje stav teplosměnných trubek a vadné se ucpávají. Ve vzácných případech je nutné vyměnit celý parogenerátor, ale obvykle je životnost parogenerátoru rovna životnosti reaktoru.

  Klasifikace a princip činnosti [ ]

  [2] Parogenerátor je rekuperační zařízení pro výměnu tepla, ve kterém se tepelná energie přenáší z chladicí kapalina první okruh do pracovní kapalina druhý okruh přes teplosměnnou plochu a tím generuje páru, která napájí turbínu. V tříokruhovém provedení (reaktor s rychlými neutrony) jsou k dispozici také mezilehlé výměníky tepla. Teplo se jimi přenáší z prvního okruhu do druhého (oba tekutý kov) a v parogenerátorech se teplo přenáší z druhého okruhu do třetího, vodního okruhu.

  

  Parogenerátor může obsahovat různé prvky: ekonomizér, výparník, přehřívač, mezipřehřívač (opětovný ohřev lze provádět i ve speciálních výměnících tepla, které nejsou součástí parogenerátoru).

  • podle typu primárního chladiva – voda, tekutý kov, plyn atd.;
  • podle organizace pohybu pracovní tekutiny ve výparníku – s vícenásobnou přirozenou cirkulací, s vícenásobnou nucenou cirkulací, přímým tokem;
  • přítomností pouzdra (pláště), ve kterém je umístěna teplosměnná plocha – pouzdro (plášť a trubka) a typ „trubka v trubce“;
  • podle počtu pouzder (pouzder) – jednolůžkové, vícelůžkové (jednotlivé prvky mají svá vlastní pouzdra), sekční (rozdělené do několika sekcí, které mají společné systémy pro regulaci průtoku chladicí kapaliny a pracovní kapaliny), sekční modulární (sekce se skládají z jednotlivých modulů, ve kterých jsou umístěny různé prvky);
  • podle dispozičních prvků – horizontální (sovětský a ruský směr vývoje) a vertikální (západní).

  Automatická regulace parních generátorů [ ]

  [3] Úkolem automatického řídicího systému parogenerátoru je zajistit požadované zatížení, stálost parametrů přehřáté páry a co nejúspornější spalování paliva. Problémem regulace je vzájemná závislost různých parametrů. Změna průtoku napájecí vody tedy ovlivňuje produktivitu jednotky, tlak a teplotu páry. Hlavním parametrem regulace je teplota přehřáté páry, protože je ovlivněna změnou většiny parametrů. Parogenerátor je tedy složitým objektem regulace s mnoha vzájemně propojenými parametry, proto automatická regulace zaujímá důležité místo pro normální provoz parogenerátoru.

  Technologická ochrana parogenerátorů [ ]

  Při narušení normálního provozního režimu parogenerátoru se regulovaná hodnota odchyluje od zadaných hodnot. Aby se předešlo nouzovým situacím při provozu parogenerátoru, je nutné mít hodnotu, při které se ochrana spustí. Takové hodnoty se nazývají nastavení odezvy. Ochranné signály jsou obvykle zvukové a/nebo světelné signály zobrazené na ovládacím panelu.

  Klasifikace ochranných zařízení [ ]

  Ochranná zařízení používaná v systémech ochrany parogenerátorů jsou následující:

  • Pulzní bezpečnostní zařízení (obvykle se používá, když tlak páry stoupne nad povolenou úroveň).
  • Automatický stroj typu AZK-4 (slouží k zastavení parního generátoru při zhasnutí hořáku nebo k zapnutí trysek při zhasnutí prachového hořáku v peci)