автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Усовершенствование системы водообеспечения парогенераторов на АЭС типа "БН''

ГОССТРОЙ РОССИИ

всероссийский ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт

ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯ Н ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (внии водгео)

На правах рукописи

Для служебного пользоимкя Экз. X! 13

УДК 628.016.069

НАЗАРЕНКО Петр Исакович

Усовершенствование системы водообеспензннн парогенераторов на АЭС типа „БН"

(05.23.04 — водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов)

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

'(1С ива — 1994

Работа выполнена на Иангишлаксхом энергокомбинате г.Актау.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Егоров А.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Шаталов В.В, - кандидат технических наук Амосова Э.Г.

Ведущая организация - ЙТЦ " А1ШТ2ХЗКЕР10"

Защита состоится "22 "июня 1934 г. в 10.00на заседании специализированного совета К.033.05.02 со срцсуздешэ ученой сгевека кандидата техы;ческлх паук.

Адрес: 119525, Москва, йзмсозгояьсхзй пр,, 42БОДГО).

Отзыв на автореферат, эавервлаи;: гербовой печатью продарая-т::я ели учроздзкия, лрос:» Егсравлям. г двух экзодгяярэ:-: по адресу лнсипуга на ученого

С диссертацией иозко езнсихлкгься в библиотеке ВНИК ЯШ'ЕО,

/автореферат разослан "21" мая 1504 г.

о'ченил секретарь спгц;:а«:з9рабУИйого совета

кандидат технических наук З.А. ^¡стякола

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АЭС типа "Ш" - атомная электростанция с реактором -

размножителем на бысгрнх нейтронах;

АЗС ER-35Q - атомная электростанция с реактором

типа "ЕН" мощностью 350 МВт;

ЗПД - завод производства дистиллята;

ПГ - парогенераторы;

ХВО - химводооодстка;

КГЦ - конденсат греющего пара;

TOB - термически опресненная вода (дистиллят);

OB - обессоленная вода;

ПВ - питательная вода;

КФ - катионитовые фильтры;

Ш> - механические фильтры;

АФ - анионитовые фильтры;

ФСД - фильтры смешанного действия;

ФЛ - фильтры-ловушки кассетного типа;

ВХР- - водло-химически^ режим.

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая работа посвящена ремению задач, связанных с водс-подготовкоЗ и водно-хвмйческкм резмом Ш контура реакторов типа "ЕН" при использовании в качестве водоисточника термически оирзс-ненной воды.

Актуальноегь. В области атомной энергетики получает развитие новое перспективное направление - создание АЭС типа "ЕН", оборудованных реакторами-размножителями на быстрых нейтронах, способных кроме производства тепловой к электрической энергий воспроизводить ядерноэ топливо и таким образом создавать собственную топливно-энергетическую базу. В 1973 году впервые на базе ТЭЦ з Западном Казахстане (г.Антау) построек а введен а эксплуатацию быстр:::! рэ-актор типа ЕН-350 мощностью 350 МВт с заводом производства дистиллята (ЗГЩ) из каспийской мсрскол води. Строительство второго более мощного реактора ЕН-600 в 1980 г*, осуществлено на базе Взло-ярской АЭС в района Екатеринбурга. Строительство реакторов типа "ЕН" осуществляется во Франция, США, Германки, Англии в других странах. Вагкым элементом АЗС являются парогенераторы в блока с реактором. Надежность работы парогенераторов во многом зависят от системы водообеспечения и, ь частности, от качества питательной воды. Нервы! опит эксплуатации царогекераторншс блоков ка АЭС типа "Ш" показал, что предварительное опреснение морской води методом термической дистилляция недостаточно л необходима последующая глубокая доочпсгка и стабилизация питательно;: опресненной воды, а такав коррекцйонная обработка ее для повышения надежности и.эЗОок-•гпвности водка-химического режима парогенераторов. Несмотря на казалось бы високую надежость энергетического оборудования на АЭС, парогенераторы не застраховали в подпол мере от авара;! с тяжелыми экологическими последствиями. Настоящая работа посвящена обобщению

результатов многолетних исследований я разработок, осуществленных при непосредственном участии и под руководством автора на АЭС ЕН-350 с целью усовершенствования системы водообесггочения парогенераторов, Поставленная задача весьма актуальна и имеет большое практическое значение.

Цель. Провести комплексные исследования в разработать эффективную технологию очистки и стабилизации питательной воды, а также усовершенствовать систему водообоспечднкя парогенераторов на АЭС ЕН-350 при использовании в качестве водоисточника морской термически опресненной воды. ' ' раучная новизна: "-.'■■•'

- произведена оценка качества термически опресненной морской воды и конденсата греющйго пара, поступавших на ХВО в качестве составляющих питательной воды для парогенераторов;

, ', - - сделан анализ дисперсного состава продуктов коррозии железа и меди в смеси TOB и КШ методом ульграфильтровапия под вакуумом;

- экспериментально обоснована элективная технология глубокой , очяотки и стабилизации питательней воды;

- разработазп! рекомендации-со усовершенствованию технологической схемы ХВО о ■ применение»« узла'"-полного.обассоливания воды и филь-гров-довуаек кассетного типа для."задержания мелких .чаотиц ионатов; ■:'-'•".' > осуществлена реконструкция первого блока. Ш) а проведены опытко-производствешша испытания его с применением тетрабората натрия 'для" улучшения водно-химического ре гама' парогенераторов типа "Надежность" усовершенствованной; конструкции;

■ разработана инструкция до. организации водно-химического "режима-парогенераторов на АЭС ЕН-350;

- разработаны новые нормы-качества питательной воды для парогенераторов на АЭС Ш-350; -V

- обобщены многолетние натурные набявдения за качеством питательной воды и водно-химическим режимом парогенераторного блока

на АЭС Ш-350.

Практическая ценность. Усовершенствована - система водообеспе-чения парогенераторов на АЭС ЕН-350. Разработана и осуществлена элективная технология " очистки , питательной води в ¡режиме полного; ■ обессоливания, а такзд коррекционной обработки ее 'с' 'применением;; , : тотрабората натрия дая стабилизации водно-ашческого роаима парогенераторов. Достигнутый технический прогресс на; этом объекте ис- '. пользован при проектировании, строительстве и эксплуатации более мояянх АЭС тзаа *Н-600, ЕН-800 и др. • : .;7 ' -г*'.;

Апробация г.абот;,-. Оскоькуо золозаквя работы рассмотрены на- V секции НТО "Водное.хозяйство* в НИИ ВОДГЮ,' научно-техническом . совете ШК ина отраслевых технических совещаниях в г, Актау, , >■;.'■■ Москве, Екатеринбурге; опубликованы в ^рнаяьноп: статье^и катери-алах двух .международных, семинаровЦ11араж,:1989 . г.: и-Стокгольм; V/ 1993 г.); использован!! при сЬставдэнщг/йнст^^ воднс>.-хк.\ического рог*л;.:а комллэхс'а. 313Д - Т2Ц-2 - ЕН-350 и яр:; разработке норм качества питательней, котловой1 воды,„и пара ПГ реактора БН-ЗЭО;, получены два; авторских свидетельства-на' из'обре,тения\: : Объем даосеруйзибннбЗ г,або'т»;" введение . "• шесть глав." заключение, список литературы и прило~йния. работа'излох'.ена:на135\ страницах, в том число 14 рисунков, 12 таблиц и 4 приложения. '. •' .

На зацвту представлены: • , 'л-': ^"' -^Г 'V;- °

- результаты^эксгерймей.га»^^ , ке смеси термически опреснекно:: морско1' воду (дистиллята) в конденсата греющего пара ЗПД в рездма полнбто обессоляванвя; у~:..-:

' технологическая схема и параметра ХВО в сасгс.\:о' водепбосае-печения парогенераторов на АЭС Ы1-350, рекомендации по реконструкции и усовершенствованию системи; . -

■■'.••' 7 ■ ' ''

- результата опнтно-проязводстватшх испытаний первого реконструированного блока ХЮ в системе водообеспечения двух парогенераторов типа "Надежность";

- результаты технологических исследований коррекционной обработки обессоленной воды с применением тетрабората натрия в оистеме водообеспечения парогенераторов типа "Надешость";

- результата натурных наблюдений: за эффектом очистки питательной воды, в системе водообеспечения парогенераторного блока АЭС ш-350. '' ^^

."•■-'■ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

^о введений сйошулитована основная задача по усовершенствованию систем водообеспечения парогенераторов на АЭС типа "ЕН" и опредоленн наиболее ватте направления исследований и разработок для оо выполнения. • .•':.•

: р первой главе сделай анализ современного состояния технологии .водоподгоговки икодао-хймяческого режима парогекераторных блоков агомнкх электростанций. .Рассмотрены некоторые особенности■ жсплуата-ция АЭС . с реакторами на бпстршс нейтронах при использовании в ка-чесгве водоисточника морской\водинепосредст£эяно. для охлаждения оборудований,: конденсации пара а тордачоокого опреснения. Опресненная зода (дистиллят) подвергается доочастке я стабилизации, после. ' чего, используется в системах водообеспечения парогенераторов, Переход от обычных темовых к атошпгл электрос'гшщия;.] является исключительно слогноЗ проблемой. Для оэ решения привлечены крупные теоретические технологические ' я йнйэнйрно-конотруктброкие силы, а также огромные производственные, финансовые а маФераально-техна-ческие ресурсы; Большой вклад.в Исследования и разработку реакторов, парогенераторних а турбинных блоков, вспомогательного ; теплогехня-

чаского и водоподгоговягельного оборудования внесли ведущие спе-диалиэировашие организации и, в частности, (Тшико-энергетические, водно-химические, и другие институты. Российской Федерации,Казахстана и других республик, а такке крупные ученые, инженеры, конструкторы: М.А.Старакович, 7.X.Моргулова, О.И.Мартынова, А.А.Громогласов, Н.Н.Манькин, Е.П.Ананьев, В.И.СедовД.А.Кульский, И.М.Плотников, М.С.Шкроб, Х~. Оогёе/ , с/ ¿/аи , и др. Большое

внимание уделено такта исследованию и. разработке, методов и технологических схем глубокой очистки питательной води, водногхимяческих решшов трубчатых испарителей парогенераторов, усовершенствованию энергетического у. водоподготовительного оборудования, установок и систем водообеспечения. Однако в производственных условиях эксплуатации АЭС возникают новые вопроси, связанные с повышением надежности и эффективности парогенерагорных блоков, водоподготовитель-них систем, аппаратов и сооружений.-

Большую ценность представляют кошлекснпе исследования, разработки и опытно-производственные испытания,проведенные'на АЭС Ш-350 . в пусковой период и последующие годы эксплуатации.

Результат!)'этоП работы использованы при реконструкции и усовершенствовании ?Д0У на ЗПДгХВО и сисгеыу водообеспеченая парогене-раторкого .блока АЭС ЕН-350. " • . ;'.

Во второй главе, рассмотрены нокоторио особенности.процессов ; ' очистки и стабилизация питательно;: вода ИТ на базе термических опреснителей морской ..вода, -Пре аде всего . следует, отметить весьма ограниченное содержание в спрёбнекной водэ взвешенных а растворенных как минеральных;- так й органических веществ благодаря высоко:!. барь- . ерной способности метода термической дистилляции; Кроме того, в, составе взвешенных веществ преобладают продукты коррозии ?.елеза и меди в Форме гидроксидннх. соединений высокой степени дисперсности

(менее 5-7 шщ) . Растворенные солевые компоненты присутствуют в диссоциированном состоянии, главным образом в ионной форме. Содержание растворенных газов: кислорода и диоксида углерода незначительно, но они агрессивны особенно при повышении температуры водной среды» Термически. опресненная морская вода и конденсат греющего пара представляют собой слабо-концентрированную незабуферен-ную систему, обладающую свойствами растворителя и отличающуюся . нестабильностью.-Вышеуказанные особенности предопределяют технологические условия и способыдоочистки и стабилизации смеси ТОВ и КШ главным образом в рекиме контактного, фильтрования. При предварительной очистке опресненной воды от дисперсных продуктов коррозии в виде гадроксидных соединений железа и меди целесообразно применение активированной гранулированной загрузки, а при глубоком обёссолйвания - гранулированных спльнокислых катионитов и сильноосновных анвонйтов, достаточно, термостойких. Коррекционная обработка обессоленной,воды мокет быть осуществлена комбинированным способом о применением'микродоз реагентов:-гидроксида аммония для регулирования рН питательной воды, гидразина.для полного обе-кясло-роживания её, и третьего реагента для стабилизации водногхимического режима генерации пара и удаления, шлама-при продувке, парогенераторов,' Поэтому этот реагент долган обладать универсальными свойствами. В работе показано, что в качеогве такого реагента монет быть использован тетраборат натрия. При дозировке.тетрабората натрия . обеспечивается 'poгyлиpoвáнйe- рН водной среды на оптимальном уровне ■ и одновременно нейтрализуются возможные проскоки щелочи и кислоты . из ХВО с обессоленн&Т питательной, водой. На рис. I приведен график, характеризующий стабилизирующее воздействие тетрабората натрия на питательную воду. . - ■'.

рн 12

II

10

9

8

7

6

5

1 6 р-О-

\2 '— к*

м

[ ^ 3

\

0 5 ч 10 15

I

д

\

20 V, мл ОД.// раствора

Рис.1 Влияние дозы бури На рН вод.ч при проскоке щелочи Се) и кислоты (о):'

1,2 - Сб= I г/кг; 3,4 - С0= 2 г/кг; 5,6 - Сб= О

В работе сделан анализ функциональных связе:: и закономерностей при осветлении, сорбции и .обессоливаним природных вод..Показано, что связи и закономерности, справедлив!» при доочистке термически опресненной воды. 'Учатшзая весьма ограниченное содержание взве--;енных, органических и солевых ' компонентов примесей, а такие - большую динамическую емкость-фильтрующих сорбентов и аонитов возмокно обеспечить более высокие.--приведенные :-скоросги. контактного Фильтрования опресненной воды, и продол стельности •тильтрЪцнклов работы механических,сорбционннх' и'ионитовш; капорн-к аппаратов'." В .этих условиях важное• значение' икевт;предочастка опресненной воды от продуктов коррозии и бу ферное .обоссоливакиё ее в ионитовоц смешанном слое, а такав процеживание воды,через стандартнее сетчатые . Фильтры в блоке с ФСД и специальные .кассетные -'гиль три-ловушки. ,' В третьей глава няня первой АЭС Ш-35С,пред-..

ставлягащий собой сложный атомно-энвргетический комплекс: реактор Ш-350 - ТЭЦ ЗЦЦ. 'Мощность реактора 350 МВт. Реактор вырабатывает до 25 % всей электрической энергии и до 80 % термически опресненной морской воды (дистиллята) в Западном Казахстане. На рис.2 приведен баланс воды и пара на АЭС Ш-350, а на рис.' 3 - принципиальная

Рис.2 Баланс расходов еодн и пара на АЭС БН-350: I - пар ПГ Ш-350; 2 - пар ПГ £-230/100 Ш; 3 - пар на ЗЦЦ; 4 - пар на производство; 5 - пар на производство электроэнергия; 6 - возврат КГ51; 7 - основной КГ; 8 - очищенный TOB и КШ; 9 - возврат конденсата о производства; 10 - дистиллят ЗЦЦ на ХВО; II - дистиллят, на .собственные нуады; 12 - потери пара на производство; 13 неучтенные потери; 14 - потери воды с продувкой ПГ Ш-350; 15 - потери в цикле; 16 - потери воды с продувкой ПГ-220/100 IM;.17 - потери пара на ЗПД; расходы пара и воды указаны в г/ч

морская вода .рассол дистиллят

. Рис.3. Принципиальная технологическая схема энергетического комплекса ЗВД - ТЗЦ-2 - ЕН-350: 1,2,3 - туройКЫ типа Р-50, К-100-45, ¡11-60-90; 4,5,6 - БРОУ 100-45, 16-6, 50-6; 7 - кондексаткне" насосы; 8 - 12 - насосы.обессоленной води ХВО-2 и ХВО-1; 13 - охладители; 14' -'••'Подогревателя; -15,16 - вакуумные о .термические деаэраторы; 17;-ЛЩ; 18,19,20,21 - обработка воды а-душаком, гидразином, тетраборатом натрия-я"фосфагаии■.-'.'.•-■' ','. ■ .

В состава комплекса два основных циркуляционных контура: порвн.Ч

контур - парогенераторы EH-35G о конденсационными и про-тиводавленчаскими турбинами и второй контур - парогенераторы ТЭЦ-2 с гвплоГтациошпми турбинами ПТ-60-30. Оба контура оборудованы конденсаторами,подогревателями я деаэраторами, а также хямводоо-чисткнми установками. Восполнение вод-i и лара в каздом контуре осуществляется путем подпитки с завода производства дистиллята термически опресненной морской водой и возвратна конденсатом греющего пара, который подвергается охлаждению в трубчатых, теплообменниках с использованном в качестве хладагента морской воды (i =13-15 °С). На рис.4 приведена технологическая схема Х.В0 в системе водообеспе-чения парогенераторов после ее реконструкции. ХБО состоит из трех рабочих блоков и одного резервного. Общая производительность рабочих блоков ХВО составляет 1500 т/ч. Ка;:днл блок состоит из пяти узлов: предварительной очистки смеси КШ и TOB на механических сулкТоугольиих фильтрах, обессоливания фильтрата на пос1едователь-но включенных Н- и ОН-ионитовых фильтра .с, буферного ионироьания обессоленной воды на фильтрах типа ССД в блоке со стандара.лш сетчатыми фильтрами, процеживания вод;) на кассетных фильтрах-ловушках на общем потоке и коррекционноЛ роагентнол обработки глубоко обэс-сопечнол воды комбинированным вммиак-гидразин-борагным способом. Аммиачная обработка воды осуществляется до и посла подогревателе;! дтя защиты водяного тракта и оборудования от коррозионного воздействия. Гидразинкая обработка осуществляется периодически при промывке парогенераторов. Полное обескислоро ивание питательной воды обеспечивается последоваге чьно вакуумкьи и термическим деаэраторами. При обработке то траборатом натрия обеспечивается оптимальна.: водно>;;;.\глчески/. реом трубчатых испари тело.': парогенераторов, стабилизация парогенераторной вод1; и илама, а так:г.о э^«::тйзнчй

8 9

Рис. 4 Технологическая схема водоподготовки к водообеопеченпя парогенераторов Ш-350: I,1С - регулирующие емкости V = 2 х 5СО м3; 2,6,11,13,17 - насосные группы; 3 - уохапическае Фильтры; 4 - Ь- я ОН-зокитозые фильтры; 5 - регулирующие емкости V - 2 х 200 г.;3; 7 - иомтовые ^а ль три ФСД; 8 - сетчатые йильтры; 9 - фильгры-ловулк:; кассетного типа; 12 - вакуумные деаэраторы; 14 - подогреватели; 15 - аыш-к:пован;:е воды; 16 - термические деаэраторы; 18 « обработка воды тетраборатом натр;:я; 19 - LT Œ-350

продувки парогенераторов. Теплоносителем второго контура реактора является надкий натрий. В парогенераторах питательная вода поступает в испарительный модуль но трубка/, а жидкий натрий - в межтрубное пространство. На первом этапе при разработке и монтаже испарительного модуля ПГ использованы технические решения и опыг эксплуатации парогенераторов тепловых а атомных электростанций. Однако ухо в пусковой период обнаружены конструктивные дефекты и технологические осложнения: неравномерное распределение воды в трубчатом пучке, эашламление отдельных участков, возникновение электрохимической коррозии внутренней поверхности теплообменных трубок с образованием язвенных и пигтинговых поражений. Поэтому в испарительных модулях ПГ применены новые схемы пучка с трубками Фильда, а затеи осуществлена установка модульных парогенераторов типа "Надежность" более совершенной конструкции, в которой значительно улучшена конструкция входных .участков и прогочносгь испарительных модулей. Одновременно проведены комплексные исследования и разработки по технологии приготовления питательной воды и улучшению водно-химического роккма работы парогенераторов. На первом этапе коп" енсат греющого пара поступает в систему водообеспечения парогенераторов без очистки, а дистиллят подвергается недостаточно эффективной очистке от продуктов коррозии на механических целлюлозных фильтрах. Последующее умягчение зоды в решило последовательного двухступенчатого У/а-катионировання не обеспечивает регулирование содержания натрия и снижение удельной электропроводимости питательно;'! и иаро-гбкераторнси воды. В связи с этим существенно поросмотрэны пср/.ы качества питательной воды и разработан более надежный технологический регламент воднохимичоского речива парогенораторкото блока на АЗС ЕН-350.

i 6

В четвертой главе иэношни основные результаты экспериментальных исследовании и разработок по следующим наиболее аа;шнм аспектам:

- оценка качества. onpecneimoil вод:\ сшси Т02 и KD7;

- дисперсионный анализ содержания продуктов коррозии ;чзлеза ■л кот л форме гйдрокскднчх. окислов в опресненной воде;

- проверка а Квкгдвносги предварительной очистка савок TOB и КП1 от продуктов коррозии на моделях; механических фильтров с различной гранулированной, гягрузко'1;

- зксиериментальное обоснование технологической схемы ч режима работн экспериментальной установи с моделями ионитовчх фильтров в руадае колкого обаосолпзанн.т фильтрата опресненной вод- ;

- разработка узлов кассатных '¡¡-кльтроБ-лоьутек частиц ионитоъ ь общем потека обоссолапко.; водя нь каздом блоке ХЗЗ;

- коррекционная обработка аммиачно-бораикм способом для стабилизации питательно" 150Д»? и удучтения водно-^вмйческох'о резима парогенераторов;

- разработка более обоснованных норм качества питательно)! воды а ее исходнпх составляющих 'ЮЗ п КГП.

Качество опресивнно!' воды - смеси ТОБ и КТО. поступакхдеЗ на ХБО, характеризуется следующими показателями: температура,°С -40+45; водорода»!: показатель pH - 6,1+9,5; жесткость обцая 30, гжг-экв/кг - 8,5+39,8; нагрз;-; Л!*,мкг/кг - 120+900; окислы кремния &'02. мкг/кг - 4,4+25,3; растворенный кислород 0о,мкг/кг - 50+100; диоксид углерода С02, мкг/кг - 4C0+I5C0; содзрглн'ле продуктов коррозии в расчете : на пелезо ie,мкг/кг - 11,0+60,0; на медь Си , мкг/кг - 2,0+20,0; общее сотесодерглиио, кг/кг - 1,32+7,1; электропроводимость зе. , ыкСм/см - 2,5+13,5.

При длительной эксплуатации ДОУ,теплообменников и конденсаторов наблюдается снияение качества TOB и КГП вследствие корроьлонных

повродлсняй, подсоса морс-кой воды и канального унсса с парогл.

На осяовянио дисперсионного анализа продуктов коррозии - гидро-ксмдник соединена'! железа п мвдп.содержащихся в опресненной водо, установлен широкиЧ сяоктр а>: дисперсности. Применен известны:' метод ультра¡ч! лъгрования на приборе под вакуумом п использованием мембранных фильтров,изготовлвнк'ге ка Мптивднско;* -эксперимента шга" фаорикэ.Мвмвраи» в наборе .'Ш,2,3,4,5,5 имеют фпссировашше разкср» пор »соответственно 0.3; 0,5; 0.7: 0,9; 1.2 и 3-5-5 мкм. Перед "иыь-1-рованксм проб води мембраны подвергаются обработке по стандартно1 «о ходике. Онльтровзяпо дистиллята осущэотвпявт на напорном кассетном фильтре.Результаты дяеперококного анализа гадратчрованннх соо-давен'л'Д ж^еза п кода праведен« в тз банде I.

Таблица I

Рддратировоп- ! Содержше Иракца Я (шеи) в по весу от общего нчс соединения! коазчеегга продуктов кортюзяи (металла) металла

] > 3,0 71,2+3, о'|- 0,9+1,2 10,7+0,9 ¡0,540,7 !<0,5

1ЙЛ-ЭО

Медь

23,7 14,3

49.4 10,8

4,3

2,8

1.8 2,7

0,5 2,9

20,3 С6,5

Проведены эксперименты на моделях ионитовнх фильтров в репиые по кого обоссолявания по схеме :М5 + К5 + А<5 + ФСД. Экспернменталь-кне данные по ступеням ояльтрования опресненной воды приведены в табл.2. Более 50£ продуктов коррозии зачеркивается на МЗ. Глубокое обессоливание води обеспечивается на -¿СД.

Таблица 2

1 Колпчест 1 , . .......... во

Показатели ¡исходная ! после о тугге не,: .обработки

¡питатель-! !чая вода ! Ш> 1 ; \ НКО ! г ОНАФ! ОСД

I ! 2 ! И ! 4 ! 0 ! 6

Общая жесткость Ж0,мкг- экв/кг 23,0 23,0 0,45 0,25.

I_! 2 ! 3 ! 4 i 5 ! 6

Еелезо 3?е, мкг/кг 23,0 7,0 6,8 3,6 2,5

Медь Си , мкг/кг 8,0 4,5 1,2 0,3 отс

Удельная электропроводимость зе , мкСм/см 2,7 2,3 - 0,8 0,13

Более подробные данные очистки опресненной воды приведены в табл.3.

Таблица 3

| Количество

Наименование ; рН! 0' Ев, г А Si02 !С02, гс >

¡г жг-экв мкг мкг ! мкг ¡мкг мкг i мкг мкСм

i кг кг кг I кг ¡кг кг ; кг см

Исходная вода 3,5 18,6 18,1 9,2 168 - II,I - 4,1

Очищенная вода 9,1 0,2 4,1 2,4 3,3 5,0 5,4 отс 0,17

(по трем се- 9,1 0,2 4,1 2,2 2,7 5,0 7,3 отс 0,13

риям анализов) 9,1 0,2 3,9 2,0 2,5 5,0 5,7 отс 0,17

Комбинированная схема установки МФ + НКФ + 011АФ + ФСК является достаточно надетой и »у>рок1ивной. Испытания кассетных мильтров-ловуч.ок проведены в .опытно-производственных условиях. При наличии в рабочей сетке отверстий размером 0,2 мм практически задерживаются ко толь!'.с крупные, по и более мелкие частицы при образовании дисперсного стая на '^ильтруицо! сетчатой поверхности.

Проведана пробная обработка обессоленной воды амьмачно-гидра-з:::г.5о-бораты--г.'. .способом. При незначительной! дозо .водного раствора ам/пака pli поддерживается на оптимальном уровне 9,1 - 0,2. При дозировке гидразина с некотортм изб-.'тком в пределах 20-40 мкг/кг вода л-мкгстью обоек:;сло?с':'.ивается. Вместо трилоиирования воды осущост-

влена дозировка водного раствора тетрабората натрия (бурн). При боратной обработке обессоленной воды происходит одновременно регулирование рН на оптимальном уровне и нейтрализация возможных проскоков щелочи или кислоты с обессоленной водой. Многолетний опыт эксплуатации тепловых АЭС показывает, что надежность и эффективность работы парогенераторов, их рабочий ресурс во многом зависит от качества питательной воды. Поэтому приготовлению питательной веды уделяется первостепенное значение. Предъявляются более строгие требования к качеству термически опресненной воды и конденсата греющего пара. В связи с этим разработаны и утверздени более обоснованные нории качества питательной воды по ряду определяющих показателей. В табл.4 и 5 приведены новые нормы качества термически опресненной морской воды и конденсата греющего пара, а так;хе глубоко обессоленной смеси их в общем потоке, поступающем в систему водообзепечения парогенераторного блока АЭС БН-350.

Таблица 4

Показатели качества опресненной | Количество

воды ! ТОП ! КШ

Температура 1 , °С 45 45

Водородный показатель рН 6,5-8,5 6,5-9,5

Жесткость общая 5^,глкг-экв/кг ^100 ¿30 •

Содержание зелоза Рэ, мкг/кг ^100 ¿50

Содер-.ание г/едн ¿и , .мкг/кг « 50 20

Общее солесодер-.-анае Сп, мг/кг -10 5

Таблица 5

Показагелп качества, яптагзшгоЗ 1 воды | Котчество

1 ' И

Температура £ , °с (до подогревателей) ¿.-45

9,1 - 0,2

Водородный показатель рН (при /= 25°С) Евсткость общая мкг-экв/кг Соединения -¿теза в расчете на Ре,мкг/кг Соединения меди в расчете на Си, мкг/кг Кремниевая кислота в расчете на .5102,мкг/кг Соединения натрия в расчете на мкг/кг Растворенный кислород (после деаэраторов) 0£,мкг/кг Диоксид углерода (после деаэраторов) С02, мкг/кг Удельная электропроводимость (при с =25°С в Н-катионированной пробе) X , мкСм/см

отсутствие

0,4 10.

^ 20 <<10

^ 0,4

4

Требования к КТО более строгие по жесткости,допустимой концентрации железа и меди и по общему солесодержанию.что объясняется большей уязвимостью системы конденсации греющего пара на дистилля-цшкних установках ЗЦД. Нормы качества питательной воды ужесточены практически по всем определяющим показателям и особенно по железу и меди, натрию и удельной электропроводимости воды. В период планово-предупредительного ремонта ХВО допускается временно некоторое снимание качества обессоленной воды по общей жесткости до I мкг-экв/кг и удельно;; электропроводимости (при / =25°С в Н-катионированной пробе) до 2 икСм/см. Другие показатели также строго регламентируются во времени. Так, например, в первые 24 часа ППР допускается отклонение рН от нормы в пределах ¿0,50, Е0 - на + 15 мкг/кг, Ре - на + 40 мкг/кг и Си- ¡¡а + 16 мкг/кг.

Б пят?1' главе изложены основные 'рекомендации,по реконструкции V усмзор'.ег.стьованпю первого блока ХБО г. результаты его испытаний в ?аытн'>-пгс>азвсдствон!:кч условиях. Но существу рекомендации за-г.^ючгхтся Е с-.едуюлсм:

ч

- осуществить совместную очистку TOB и КГП в общем потоке, поступающем на ХВО;

- произвести очистку опресненной воды по схеме:МФ + НКФ + ОНЛФ + • + ФСД + ФЛ в режиме полного обессоливания;

- коррёкционная обработка обессоленной воды должна быть реализована комбинированным аммиачно-боратным способом. Дозировку гидразина в обессоленную воду использовать периодически при ежнгодной промывке парогенераторов;

- реконструировать первый блок ХВО по схеме МФ + НКФ + ОНАФ + + ФСД + ФЛ и провести его испытания в опытно-производственных условиях;

-разработать конструкцию фильтров-ловушек кассетного типа и провести испытания их в опытно-производственных условиях;

■-ввести, в действие более "обоснованные нормы качества питательной воды и,в тем числе, по содержанию, натрия и удельной электро-водимости; .

- разработать инструкцию Но водно-химическому режиму пароге-нераторного блока ЕН-3$0.

.Осуществлены испытания первого блока ХВО после его реконструкции "в системе водообеспечения двух парогенераторов типа "Надежность" усовершенствованно'! конструкции. Технологическая схема первого реконструированного, блока ХВО приведена.на рис.5. В составе блока 'три Ш>, ¿/=3,0. м с буль'1юуглем (/ =1000 мм), пять НКФ ¿/=3,0 гл с катионитом КУ-2 ( ,^=1200'мм), пять ОНАФ. с{- 3,0 м с аниолитом AB-I7-8 ( '1200 юл) и два ФСД с/=2,6 м со смешанным слоем КУ-2 и" AE-I7-8 в пропорции 1:1 ( ^С=П00 ш) и три ФЛ кассетного типа. При общел производительности ХВО равно:! 1500 т/ч, расчетный расход воды на первом блоке равен.500 т/ч. Реним фильтрования с убивающей

скоростью. Предельная скорость фильтрования воды в МФ и НКФ до 50 м/ч,

j

N5 М

Ёзс. 5 Технологическая схема первого реконструированного блока ХВО:

1,2 - подача ТОВ и КИ1; 3,8,12 - насосные группа; 4 - механические фильтры;

• '5 - Н-катионитовые фильтры; 6 - ОН-аниониговые фильтры; 7 - трубчатый сборник; 9 - фильтры ФСД;. 10 - сетчатые фильтры; II - фильтры-ловушки кассетного типа; 13,14,15 - регулирующие емкости У= 2 х 500, 2 х 200, 2 х 500 м3

в ОНАФ - до 30 м/ч п в ФСД в пределах 50-100 м/ч. Минимальная скорость фильтрования воды в указанных аппаратах 4 м/ч. В качестве ионитовой загрузки частично применены катионит КР£ и анионит зарубежной фирмы Вофатит. Питательная очищенная вода поступает на два парогенератора типа "Надекность" и четыре парогенератора с трубками "Фильда".

Техническая характеристика П1Н: - производительность проектная 27В т/ч и фактическая 190-200 т/ч; давление соответственно 52 и 46 кгс/см^; температура питательной воды 158°С; водяной объем 18 м3; общая поверхность нагрева испарителя 587 м^. .

Модуль испарителя имеет //-образную форму. Поверхность нагрева модуля в виде пучка труб 22 х 2,5 мм из низколегированной стали марки ЮХ2М. Питательная вода поступает по-трубкам,а теплоноситель - натрий в меэтрубном пространстве по лротивоточной схеме.

Проведено три опыта продолжительностью около 5 суток ка-здый. В первом опыте проверен аммаачшр! ВХР- при непрерывной продувке парогенераторов с расходом 5 г/ч! Производительность ПГ составляет 190 т/ч. Во втором опыте, испытан борагннй ВХР. Доза буры 100 мкг/кг питательной-воды.' Производительность ПГ на 25 % нинэ проектной. В третьем опыто испытан боратно-гидразинный ВХР. Доза гидразингид-рата 20 мкг/кг питательной воды. Продувку ПГ осуществляют одновременно через ..агатную и вспомогательную системы. Во врем испытаний техноюгпческая схема и водоподгоговительное оборудование работали достаточно налезаю и были переведены в рекам постоянной эксплуатации. ~ Качество питательней' воды удовлетворяет всем нормативным показателям, приведенным в табл.7.

Установлено влияние целочно-кислотного показателя>характеризующего эквивалентное соотношение.ионов натрия а суммы ионов сульфатов и хлоридов в парогонераторной воде. Величина его, в среднем,

долина быть на уровне 2,6. Отклонения от этой величины приводят к резкому возрастанию натриевой щелочности или сульфатно-хлоридной кислотности, ...

• Таблица 7 '

Наименование

Показатели

рН !

I

! Ре, ! Си, Г ЛН3,| X

мкт-зкв* мкг ' мкг ! мкг '.мкг ш(г.м

кг ! кг ! кг ! кг

мкт

кг ; кг

дксм ! см

Среднее 9,1 0,2 5,7 - 2,0 3,6

-Максимальное 9,2 0,2 22,0 4,9 24,5

Минимальное 8,9 0,2 1,3 0,5 1,0

Число замеров 90 76 59 64 76

9,4 398,1 0,14 18,1 483,5 0,22 4,2 332,0 0,10 51 75 69

Норма качества 9,1^0,2^0,4 ¿10 <10 ¿20 . - ^0,4

Сведения о качестве насыщенного пара приведены в табл.8.

Таблица 8

Наименование

Показатели

рн

л/в, ыкг/кг.

,мкСм/см

Среднее Максимальное Минимальное Число замеров Нормы качества

9.1

9.2 9,0

2,3 3,3 1,2 14 «15

0,14 0,20 О,II-' 7

В шестой главе приведены эксплуатационные данные о работе, сис- ■; теми водообеспечения парогенераторного блока на АЭС ВН-350. в табл. 9 приведена среднесуточное данные"(02.02.93 г.).очистки опресненной • воды после каждой ступени. обработки, ее на рабочих блоках ХВО.

Высокое качество водн по содержанию натрия, и окислов кремния, а га::ге по величине удельной электропроводимости и другим показателям

Показатели

ОбщиЗ. поток ■ "на входе

'Количество после каздой ступени по блокам ХБО

—*

.1

3

Н0,мкг-экв/кг

Х,.ыкСм/см (при 2= 25 С)

Ла, I,кг/кг

5с 02,мкг/кг Ре, ыкг/кг-Си , шг/кг

-НКЗ-

II

ОНАФ

I •

I * I

3

I

2

Таблица.9

ОСД

! Общий поток

23,0 27,0 18,0 21,0 0,45 0,44 0,44 0,44:0,42 0,43 0,25 0,22

6,12 6,12 5,80 5,68 14,02 11,12 17,0 2,12 3,40 3,26 0,07 0,11

197,5 197,5 202,5 197,5 62,8 58,0 58,0 58,0 52,0 60,0 6,2 5,8

14,5 14,2 15,2 13,6 14,8 15,0 12,5 15,2 10,8 10,6 9,0 7,6

■ 120,2 14,2 12,2 8,0 "5,1 4,2 4,9; з,О 4,0 4,8 2,5 2,6

3,8; 1,9 2,2 2,3 0,4 0,5 0,7 0,9 0,5 0,9 0,3 0,5

обеспечивается после четвертой ступени буферных ионитовых фильтров типа ФСД на всех рабочих блоках ХВО.

Физико-химический контроль за качеством TOB и КГП и по ступеням глубокой очистки их в общем потоке, а также в процесое коррек-ционвой обработки обессоленной воды до уровня питательной для КГ осуществляется ЦЗЛ и химической лабораторией парогенераторного блока Ш-350. • • . -

В табл. 10 приведены среднегодовые данные качества питательной и котловой воды на АЭС БН-350 за период 1991 - .1993 гг.

■ Таблица 10 •• ■

Год, Л блока

Количество,.'среднее за.год

т

pH! ! ! ; i

!мкг-экв! мкСм! мкг. ; -мкг' ; 'мкг ¡мкг ;мкг ¡мкг-

I кг j кг j кг I кг j кг j кг }кг jKr

1991

1992

1993

1991

1992

1993

9,Г

9.0

9.1

9.1

9.2

9.0

9.1

0,24 0,24 0,23 0; 24 0,25 0,24 0,23

8,8 0,90

8,8 0,82 1

8,8 0,82

к, Питательная вода 0,13 4,2 2,4. 0,17 4,1 I 2,4 0,13 4,1 2,2 0,17 3,9 2,0 0,12 4,1 1,8 ; 0,10 , 3,8 1,5 0,12 3,8 1;5 Б. Котловая вода ., 2,50 35,1 ■ ' 9,8 2,40 53,8 '. 6,3 2.22 42,8 5,5

4.6 10,Г 5,0 отс 3,3 5,4 5,0 отс.

2.7 7,3 • 5,0 отс 2,5. 5,7 5,0 отс

3.8 7,5 5,0 ото 5,6 3,9 5,0. ото 4,8 6,3 5,0 отс

198 35,4 отс отс

1161( 18,3 отс отс

130 22,7 отс отс

В течение грех лет качество питательной и котловой вода в па-рогенераторном блоке АЭС БН-350 поддерживается в соответствии с нормативными показателями и техническими условиями эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ'

Г. Сделан обзор современного состояния технологии водоподго-товки и водно-химического режима.работы парогенераторов на объектах атомной энергетики. Показаны некоторые особенности конструктивных решений,термодинамических и водно-химических условии работы пароге-. нераторов на АЭС ЕК-35С при использовании в качестве водоисточника термически опресненной воды Каспийского м9ря.

'2. Произведена оценка качества смеси TOB и'КГП, поступающей на ХВО.'По своему качественному составу она монет быть подвергнута . доочисгке и обессоливанию-в общем потоке.

3. Произведён дисперсионный анализ 'гидроксидных соединений же. леза и меди,содержащихся в общем!потоке опресненной воды,методом ' ультрафильтрования'под вакуумом.с'применением стандартного набора .микрофильтров.Общи-и спектр частиц продуктов коррозии определен в продолах до 5 мкм.- Преобладают более, крупные частицы соединений железа'размером свыше 1,2 мкм в!количестве.73,1л и более мелкие частицы соединений меда размером менее 0,5 мкм в количестве 66,5 %.

Проведены эксперименты по предварительной очистке опрес-.ненной воды от продуктов коррозии'нелеза и меди на моделях механи-. ческих фильтров.с различной активной,гранулированной загрузкой. Установлено,что наилучший эффект задержания дисперсных частиц получен при применении в качестве загрузки гранулированного сульфо-, угля марки KC-I (по сравнению с КУ-2 п БАУ),активированного гидро. ксидами металла.,; ' -и....: ; "

5. Проведены экспериментальные исследования по очистке опресненной воды на модельной установке по схеме НКФ + ОНАФ + ФСД. По-

казано.что очищенная вода является глубокообессоленной высокого качества и мокет быть использована для приготовления питательной вода для ПГ Ш-350.

6. Разработаны более обоснованные норм качества питательной вода с целью улучшения водно-химического режима работы парогенераторов на АЭС ЕН-350. Значительно снижены допустимые концентрации железа, меди и натрия, а также величина удельной электропроводимости питательной вода.

7. Разработаны рекомендации по реконструкции и усовершенствованию технологической схемы первого блока ХВО» Произведены ее испытания в опытно-производствекных условиях. Установлено, что технология глубокой очистки и стабилизации позволяет обеспечить высокое качество питательной воды в соответствии с новыми более жесткими нормами, а также значительно улучшить водно-химический режим парогенераторов. Включение в схзму фильтров-ловушек кассетного, типа предотвращает попадание в трубчатые испарители Щ\ механических примесей и, в том числе, мелких частиц ионитов. . : ,

8. Коррекционная обработка обессоленной" воды с применением тетраборага натрия (вмеото комплек.сонов): обеспечивает более надеа-ный водно-химический ражим работы парогенераторов, Экспериментально, установлено, что при дозировке указанного, реагента'..(бури) суз;ест-венно улучшаются' шламойый реши и продувка •парогенераторов., Кроме того показано, что бура обладает способностью ; нейтрализовать возможные проскоки щелочности и кислотности с обессоленной водой непосредственно в трубчатые .испаригели парогенераторов. -; - .

Необходима более, строго регулировать содергдаке натрия, хлоридов и сульфатов в котловой воде, чтобы избежать.повышения в ней

натриевой щелочности или хлоридно-суль¿агной кислотности. Оптпмаль-

' " п ■ Г ' - Г нэо значение аолочно-кислотного показателя П = —~тг экв

1 се ^БО' 1

следует поддерживать в пределах 2,6 ± 0,2.

9. Последовательная вакуумная и термическая деаэрация обессоленной води достаточно надежна. Остаточное содержание растворенного кислорода составляет ке более 4-5 мкг/кг, т.е. в два раза меньше ЦДК. В связи с этим возмолко ограничиться периодической дозировкой гидрасзна во время продувки парогенераторов.

10. Двойной ввод аммиака на участие мезду вакуумным и термическим деаэраторами позволяет обеспечить рН питательной воды на оптимальном уровне 9,1 ± 0,2 и защитить от коррозии подогреватели подпитка цикла н подаздиц трубопровод питательной еоды.

11. Обобщены результаты натурных наблюдений' за качеством питательно." зодп и водно-химическим режимом работы парогенераторов на АЗС- 121-350 за период 1991,1992 и 1993 гг. Показано, что после рэконотрукцаа ХПО и системы водообеспсчсння парогенераторов более надэжо обеспечивается высокое качество питательной води " оатвка-лышй пческ:-:!! рета* вез.го парогеператоркого блока. Значительно сокращены остановки парогенераторов л вспомогательного энергетического ооорудовапкя, увелпче:; рабочий ресурс их з производственник условиях эксплуатации.

12. Технические усовершенствования з системе водообеспечения парогенераторов ка АОС ВЪ'-ЗэО имеит ва;;ное практическое значение

в реализовали ка кпсг.йс объектах атомкой энергетики в ГЪссиИокой Федерации, Казахстане, на Украине и других странах.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих изданиях:

1. Приморская энергетика Республики Казахстан. - Энергетика и топливные ресурсы Республики Казахстан. - Л I. - ISS3 (соавторы Ыусихин Р.Н., Шнайдер В.К.).

2. Термическая дистилляция - элективный способ получения высокочистой вода для теплоэнергетических установок. - Сборник докладов международного семинара до водообеспечошш теплоэнергетических установок. - Парит.;, апрель 1989 (соавторы Мусихин Р.Н., Лебедев U.K.).

3. Фильтрующие материалы как возможные загрязнители питательной воды парогенераторов АЭС. - Сборник докладов международного семинара по безопасности ядерных энергетических установок. - Стокгольм, апрель 1993 г.

4. Геляонасосы. A.C. ü 1586325 (соазторы В.С.Еков, Е.М.Пискунов, А.С.Мшссин) от 15 апреля IS90 г.

5. Устройство контроля состояния трубопроводов. A.C. й I685I53 (соавторы Быков В.П.,Ежов В.С.,Аркадьев A.M.) от 01 июня 1989 г,

6. Нормы качества питательной, котловой воды и пара парогенераторов реактора ЕН-350, 1993 г. (соавторы Балдов А„Н..Андреева В.А.

7. Инструкция по организации водаохюшческого. режима комплекса 31Щ - 1ЭЦ-2 - БН-350, 1993 (соавтор Палюх И.Т.).