Engineering solutions and process methods to increase the efficiency of moisture separator-reheaters being an equipment part of NPPs with VVER-1000 and VVER-1200
https://doi.org/10.26583/gns-2025-04-04
EDN: DDYEFW
Abstract
The article considers the designs of heat-exchanging cartridges of moisture separator-reheaters (MSRs) of increased efficiency being a part of the equipment of NPPs with VVER-1000 and VVER-1200. One of the main problems of NPP saturated steam turbines is the reduced moisture content in the turbine flow part and the deficiency in the heating steam temperature resulting in the need to modify the existing designs of moisture separator-reheaters and increase their heat transfer. Some proposed engineering solutions and process methods for improving the efficiency of heat-exchangers lie in increasing the heat transfer surfaces using a more branched surface of heat-exchanging tubes. Such designs are heat-exchanging cartridges of reheaters, consisting of a large number of heat-exchanging tubes with six and eight longitudinal U-fins, MSR designs SPP-1000 and SPP-1200, respectively. It is noted that cartridges with six longitudinal U-fins do not provide the heating steam temperature deficiency of 6 °C for more powerful facilities
of NPP Power Units with VVER-1200. An appropriate engineering solution for meeting this requirement is the application of heat-exchanging tubes with eight longitudinal U-fins in the cartridges. The article contains advantages and disadvantages of the considered design of longitudinally finned tubes. The main disadvantages of tubes with eight U-fins are the increased metal consumption per heat-exchanging cartridges and the lack of conditions for large-scale production of tubes of such class. We considered the engineering solution to apply the reheater heat-exchanging cartridges with low-profile monometallic tubes, allowing keeping the modular principle of construction of all units
in previously existing designs. The article states approaches to the selection of heat-exchanging tube blanks subject to the range of products manufactured by global and domestic manufacturers. Some results of studies of the structure and physical and mechanical properties of the heat-exchanging tubes are shown for optimal selection of heat-exchanging tubes for MSR SPP-1200. It is noted that the feasibility of the proposed engineering solutions for modification of MSRs should be supported by the results of thermal and hydraulic calculations as well as a comparison of the technical characteristics of the designs before and after the modification.
About the Authors
V. M. Terekhov
Moscow Engineering Physics Institute «MEPhI»
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Eng.), Professor
L. I. Mironova
Moscow Aviation Institute (National Research University)
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor
M. Yu. Khizhov
JSC ECB «GIDROPRESS»
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Егоров М.Ю., Готовский М.А., Федорович Е.Д. Повышение эффективности систем сепарации и перегрева пара в турбинах АЭС. Надежность и безопасность энергетики. 2011;3(14):57–64. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?edn=oigxdf&ysclid=mcvdbzv4x632112608 (дата обращения: 09.07.2025).
2. Мухачев В.Л., Пикус В.Ю., Назаров О.И. и др.. Исследование работы сепаратора-пароперегревателя СПП-1000 на блоке № 1 Запорожской АЭС. Теплоэнергетика. 1991;4:43–46. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46559990&ysclid=mck5p7vnke437766966 (дата обращения: 09.07.2025).
3. Трифонов Н.Н., Коваленко Е.В., Николаенкова Е.К., Тренькин В.Б. Разработка технических решений по обеспечению устойчивой работы системы промежуточной сепарации и перегрева пара для турбоустановки К-1000-60/3000. Теплоэнергетика. 2012;9:17–21. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?edn=panjtn (дата об-ращения: 09.07.2025).
4. Легкоступова В.В., Судаков А.В. Модернизация сепараторов-пароперегревателей энергоблоков АЭС с реакторами ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. Научно-технические ведомости СПбГПУ. Естественные и инженерные науки. 2017;3(23):61–73. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30561962 (дата обращения: 09.07.2025).
5. Кулаков Е.Н., Гаев В.Д., Казаров Г.И., Сухоруков Ю.Г., Попов А.В. Повышение эффективности использо-вания тепла конденсата пароперегревателей турбоустановок новых и действующих АЭС. Теплоэнергетика. 2023;1:30–39. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50182955 (дата обращения: 09.07.2025).
6. Хижов М.Ю. Методика теплогидравлических испытаний продольно-оребренных труб сепараторов – па-роперегревателей для АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами. Глобальная ядерная безопасность. 2019;2(31):59–66. Режим доступа: http://gns.mephi.ru/ru/issues/2019-2-31?art=535 (дата обращения: 09.07.2025).
7. Смирнов А.М., Хижов М.Ю., Лексиков В.И. Оценка качества оребренных теплообменных труб сепарато-ра-пароперегревателя. Проблемы машиностроения и автоматизации. 2018;4:135–141. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=36533250&ysclid=mcvf23ly9z138166090 (дата обращения: 09.07.2025).
8. Terekhov V., Khizhov M., Mironova L. Quality assessment of pressed joints of heat-exchanger tube-tube sheets. Materials Today: Proceedings. 2021;38:1348–1350. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.099
9. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). Под ред. Н.В. Кузнецова и др.. Москва: Энергия, 1973. 299 с. Режим доступа: https://djvu.online/file/nZxw1DRXovtW4?ysclid=mgymdkxcsd703029079 (дата обращения: 09.07.2025).
10. Судаков А.В., Легкоступова В.В. Сепараторы-пароперегреватели зарубежных фирм. Санкт-Петербург: Издательство Политехнического университета, 2015. 103 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25714324&ysclid=mcvftsonju370378339 (дата обращения: 09.07.2025).
11. Судаков А.В, Силин В.В., Маринич А.М. и др. Сепаратор-пароперегреватель для перспективных блоков АЭС с ВВЭР. Надежность и безопасность энергетики. 2011;1(11);66–70. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=16044069&ysclid=mcvg9pvo3y257792206 (дата обращения: 09.07.2025).
Supplementary files
Review
Раесмотрена статья «Технические решения и технологические методы повышения эффективности сепараторов-пароперегревателей в составе оборудования АЭС с ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200».
Статья посвящена актуальной для атомной энергетики теме: Технические решения и технологические методы повышения эффективности сепараторов- пароперегревателей в составе оборудования АЭС с ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200.
В статье рассмотрены:
- Конструкции теплообменных кассет сепараторов-пароперегревателей повышенной эффективности в составе оборудования АЭС с ВВЭР-1000 и BBUP-1200.
- Некоторые предложенные технические решения и технологические методы повышения эффективности теплообменных аппаратов, которые заключаются в увеличении поверхностей теплоотдачи с применением более разветвлённой поверхности теплообменных труб. Такими конструкциями являются теплообменные кассеты пароперегревателей, состоящие из большого числа теплообменных труб с шестью и восемью П — образными продольными ребрами, проекты CПП-1000 и CПП-1200 соответственно;
- Отмечено, что кассеты с шестью П — образными продольными ребрами не обеспечивают дефицит температуры греющего пapa в 6OC для более мощных установок энергоблоков АЭС с ВВЭР-1200. Вполне приемлемым техническим решением в выполнении такого требования является применение в кассетах теплообменных труб с восемью П — образными продольными ребрами;
- Приведены достоинства и недостатки рассматриваемой конструкции продольно оребренных труб;
- Рассмотрено техническое решение, заключающееся в применении теплообменных кассет пароперегревателя с низкопрофильными монометаллическими трубами и позволяющего сохранить модульный принцип построение всех блоков в существующих ранее конструкциях;
- Изложены подходы к выбору заготовок теплообменных труб с учетом выпускаемого сортамента мировых и отечественных фирм-производителей;
- Приведены некоторые результаты исследовании структуры и физико- механических свойств теплообменных труб с целью оптимального выбора теплообменных труб для CПП повышенной эффективности;
- Указано, что целесообразность предлагаемых технических решении по модернизации СПП должна быть обоснована результатами тепло- гидравлических расчетов, а также сравнением технических характеристик конструкции до и после модернизации;
- Рассмотрены технические решения и технологические методы повышения эффективности сепараторов-пароперегревателей в составе o6oрудования АЭС с ВВЭР- 1000 и ВВЭР-1200;
- Даны сравнительные характеристики теплообменных поверхностей для кассет с трубами продольного и поперечного оребрения.
В статье сделаны следующие выводы:
- Изложены преимущества и недостатки применения теплообменных труб с б-тью и 8-тью П — образными продольными ребрами в конструкциях теплообменных кассет СПП-1000 и СПП-1200;
- Рассмотрено техническое решение в разработке и изготовлении кассетного блока с применением низкопрофильных монометаллических труб;
- Проанализированы некоторые проблемы, связанные с выбором заготовок теплообменных труб такого класса, фирм-изготовителей, а также технологии сборки и монтажа теплообменных кассет;
- Целесообразность предлагаемых технических решении по модернизации СПП должна быть обоснована результатами тепло- гидравлических расчетов, а также сравнением технических характеристик конструкций до и после модернизации.
Название статьи соответствует ее содержанию. Аннотация структурирована и отражает основные вопросы, затронутые в статье.
Авторы корректно ссылаются на нормативные документы в выбранной предметной области.
Приведенные факты в статье решают именно те проблемы, которые поставлены авторами в начале работы. Результаты исследования соответствуют вы водам, сделанным авторами.
Статья написана строгим технические языком, орфографические и пунктуационные ошибки отсутствуют. Строго и корректно употребляются термины, приводятся нормативные ссылки.
Тем не менее желательно, чтобы были приведены следующие данные:
- данные по эффективности CПП-1000 и CПП-1200 при эксплуатации на действующих блоках;
- о предполагаемом влиянии предлагаемых технических решений по конструкции теплообменных труб на влажность в последних ступенях турбины;
- о проведении приемочных испытаний для головных образцов с модернизированной конструкцией CПП- 1000 и СПГІ-1200 (каким образом будут получены экспериментальные данные, подтверждающие проведенные тепловых и гидравлических расчетов и эффективности?).
Тем не менее, в связи с важностью поднятого вопроса, считаю, что статья обладает научно-практической ценностью для атомной энергетики и может быть опубликована в журнале «Глобальная ядерная безопасность.
Рецензент:
К.т.н., доцент кафедры атомной энергетики
ВИТИ НИЯУ МИФИ С.А.Кузин
For citations:
Terekhov V.M., Mironova L.I., Khizhov M.Yu. Engineering solutions and process methods to increase the efficiency of moisture separator-reheaters being an equipment part of NPPs with VVER-1000 and VVER-1200. Nuclear Safety. 2025;15(4):37-47. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/gns-2025-04-04. EDN: DDYEFW
Views:
33
Email this article 