Совершенствование технологии химической водоочистки на Балаковской АЭС с использованием полимерных ионообменных материалов

Нижнее дренажно-распределетельное устройство предназначено для обеспечения равномерного сбора отработавшей воды, равномерного распределения по площади поперечного сечения взрыхляющей воды и сжатого воздуха. Оно состоит из вертикального коллектора с заглушенным верхним концом, четырех отводов, вставленных в радиально расположенное отверстие вертикального коллектора под углом к горизонтальной плоскости. Отводы крепятся к вертикальному коллектору с помощью сварки. От каждого отвода также под углом к горизонтальной плоскости отходят перфорированные распределительный трубы, по нижней образующей которых расположены отверстия диаметром 8 мм. Отверстие прикрывают приваренный щелевой желобок с шириной щели 0, 4 мм.

Конструкция фильтра предусматривает наличие слоя воды называемой водяной подушкой, над слоем фильтрующего материала. Водяная подушка необходима для того чтобы обеспечить равномерное распределение воды по площади сечения фильтра и сгладить отдельное потоки воды, выходящей из верхнего дренажно-распределительного устройства. Для отвода воздуха из фильтра при заполнения последнего водой предусмотрена труба (воздушник).

Корпус фильтра изготавливается из углеродистой стали, распределительное устройство из нержавеющей стали.

Вода, прошедшая предочистку, практически не содержит в себе грубодисперстных примесей в значительной степени освобождена от коллоидных. Однако основная часть примесей в истенно-растворенном состоянии остается в этой воде и должна быть удалена из нее. Для этого применяют ионный обмен.

Сущность ионного обмена заключается в использовании способности некоторых специальных материалов (ионитов) изменять в желаемом направлении ионный состав примесей воды. Технологически очистку воды методом ионного обмена осуществляют путем фильтрования воды через промышленные фильтры, загруженные ионитами. Для удаления из воды катионов применяют катиониты, находящиеся в Н⁺ - форме. Очистку воды от анионов производят с помощью анионов, находящихся в ОН^- - форме.

Способность ионитов к ионному обмену объясняется их строением. Любой ионит состоит из твердой основы (матрицы), на которую тем или иным способом нанесены функциональные специальные группы, способные при помещении ионита в раствор к образованию на поверхности ионита потенциалообразующих ионитов, то есть к возникновению заряда.

Ионообменные материалы, имеющие широкое применение в технологии водоподготовки АЭС, представляют собой синтетические высокомолекулярные соединения кислого или основного характера. Материалы эти получают либо путем поликонденсации исходных мономеров, либо путем их сополимеризации. Обычно средний диаметр зерен ионитов колеблется от 0.3 до 2.0 мм.

Процесс очистки воды на катионите называют катионированием. При Н ^--катионировании происходит обмен всех катионов, находящихся в воде, на катион водорода, находящийся в катионите. Качество работы Н^- - катионированного фильтра контролируют по кислотности или концентрации катиона Na⁺ в фильтрате. Фильтр отключают при появлении катионов Na⁺ в фильтрате в заданной концентрации. Процесс очистки воды на анионите носит название анионирование. При анионировании происходит обмен анионов, содержащихся в воде, на анион, находящийся в анионите. Процесс ОН ^--анионирования на слабоосновных анионах представляет собой главным образом обмен анионов сильных кислот. Процесс ОН ^--анионирования на сильноосновном анионите представляет собой обмен всех ионов, содержащихся в обрабатываемой воде, на ион ОН ^-, находящийся в анионите.

Для подготовки добавочной воды на ХВО применяют схему глубокого химического обессоливания, которая состоит из последовательно расположенных фильтров первой и второй ступеней. В первую ступень очистки входят фильтры Н_пр (предвключенный), Н₁ - загруженные сильнокислотным катионитом Пьюролайт (SGC 100х10); а также фильтр А₁ - загруженный слабоосновным анионитом Пьюролайт (А-847), Амберлайт (IRA-70 RF). При Н ^--катионировании на первой ступени одновременно с основным процессом происходит разрушение бикарбонатной щелочности воды. Во вторую ступень очистки входят фильтр Н₂ - загруженный сильнокислотным катионитом Пьюролайт и фильтр А₂ - загруженный сильноосновным анионитом Пьюролайт (SGA-600), основной задачей которого является удаление кремниевой кислоты из воды.

Осветленная вода после механических фильтров подается на водород-катионитовые фильтры, Н_пр и Н₁ ступени, загруженные катионитом. В Н-катионитовых фильтрах происходит замена основного количества содержащихся в воде катионов Са⁺, Mg⁺² и частично Na⁺ эквивалентным количеством катионов водорода, находящихся в катоните.

Далее фильтрат подается на анионитовый фильтр 1 ступени, загруженный слабоосновным анионитом, обеспечивающий удаление из воды анионов сильных кислот (NO^-₃. Cl^- SO₄^-2).

Далее фильтрат подается на Н-катионитовый фильтр 2 ступени, где происходит глубокая замена всех, содержащихся в воде катионов эквивалентным количеством водорода. Учитывая различную способность Са⁺², Mg⁺². Na⁺ к ионному обмену, вторая ступень в основном поглощает Na⁺.

Далее фильтрат подается на анионитовый фильтр второй ступени, способным удалять из воды анионы как сильных, проскочивших анионитовый фильтр первой ступени, так и слабых кислот (анионы кремнекислоты HsiO^-₃ и углекислоты НСО^-₃).

Для восстановления способности отработавшего ионита к обмену проводят регенерацию. Регенерация Н^--катионного фильтра производится раствором серной кислоты, как наиболее дешевой и удобной в эксплуатации. Серьезным ограничением при регенерации серной кислотой является возможное загипсование катионита. Поэтому регенерацию катионита производят двумя порциями. Первую порцию регенерационного раствора серной кислоты пропускают с концентрацией 1.5%, а вторую порцию регенерационного раствора серной кислоты пропускают с концентрацией 4.0%. Регенерация анионитовых фильтров производится 4.0% раствором едкого натра. Для существенного снижения расхода реагентов применяют противоточную регенерацию фильтров. На ХВО расположены пять установок химического обессоливания воды, производительностью 140 м³/час каждая. Одна установка химического обессоливания воды работает только на переработке конденсата дренажных баков турбинных отделений энергоблоков №1-4, который собирается в баке «грязного» конденсата, расположенный на ХВО.

Окончательная очистка воды производится в фильтрах смешанного действия - ФСД (). При этом поток воды проходит через слой перемешанных зерен сильнокислотного катионита в Н^- - форме (Амберсеп 252 Н) и высокоосновного анионита в ОН ^- - форме (Амберсеп 900 ОН). Переходящие в процессе ионного обмена в воду ионы Н⁺ и ОН - образуют воду, способствуя этим углублению степени очистки воды. При обработке вода поступает в фильтр через верхнее сборно-распределительное устройство, фильтруется через смесь катионита и анионита и далее отводится из фильтра с помощью нижнего сборно-распределительного устройства. Отключение ФСД на регенерацию производится по одному из следующих показателей: проскоку соединений кремневой кислоты или иона натрия; превышению заданной удельной электрической проводимости. Для регенерации ФСД применяют способ внутренняя регенерация. В качестве реагентов используют 4.0%-ные растворы серной кислоты и едкого натра.

Химическая сущность процесса обессоливания.

Н-катионирование протекает по реакции:

R^-_к H⁺ + K⁺ + A^- = R^-_кК⁺ + Н⁺ +А⁺.

ОН-анионирование протекает по реакции:

R⁺_AOH^- + K⁺ + A^- = R⁺_AA^- + K⁺ + OH^-;

где R^-_K - высокомолекулярная матрица катионита.

R^-_A - высокомолекулярная матрица анионита.

К⁺ - катионы среды.

А^- - анионы среды.

В процессе работы иониты истощаются, то есть теряют способность к поглощению ионов. Для восстановления поглощающей способности катионита и анионита производится регенерация их растворами кислоты (для катионитовых фильтров) и щелочи (для анионитовых фильтров), при этом происходит ионный обмен по реакциям: для катионита

CaR² + H²SO⁴ > CaSO₄ + 2HR

MgR₂ + H₂SO₄ > MgSO₄ + 2HR

2NaR + H₂SO₄ > Na₂SO₄ + 2HR

для анионита

A₂SO₄ + NaOH > 2AOH + Na₂SO₄

ACl + NaOH > AOH + NaCl

ANO₃ + NaOH > AOH + NaNO₃.

Полученная глубокообессоленная вода после ФСД собирается в двух баках запаса конденсата () объемом 1000 м³ каждый. Из этих баков химообессоленная вода насосами подается потребителям. Основными потребителями химообессоленной воды являются турбинные отделения энергоблоков №1-4. Также химообессоленная вода используется на нужды ХВО, СВО и реакторных отделений энергоблоков №1-4.

Устройство фильтра

Ионообменные фильтры всех цепочек однотипные, марка фильтров ФИПа - 3,4-0,6. Фильтр состоит из корпуса, нижнего и верхнего распределительного устройства, трубопроводов, арматуры, устройств для отбора проб воды на химический анализ. Корпус фильтра снабжен двумя люками. Верхний люк предназначен для загрузки фильтрующего материала, осмотра и ремонта элементов верхнего распределительного устройства, а также для контроля за состоянием поверхности фильтрующего материала.

В верхней части фильтра к корпусу приварен штуцер с фланцем для гидравлической загрузки фильтрующего материала. В нижней части фильтра - для гидравлической выгрузки фильтрующего материала.

Для отвода воздуха из фильтра, при заполнении его водой, вверху фильтра приварена труба - воздушник.

Верхнее распределительное устройство (ВРУ) служит для подачи в фильтр и равномерного распределения по площади поперечного сечения фильтра обрабатываемой воды и регенерационного раствора, а также для сбора и отвода из фильтра взрыхляющей воды. Нижнее распределительное устройство (НРУ) предназначено для сбора и отвода из фильтра обработанной воды, регенерационного раствора и отмывочной воды, а также для подачи в фильтр и равномерного распределения по площади поперечного сечения взрыхляющей воды.

Во избежания выноса мелких фракций ионитов через щели НРУ во все фильтры загружен подстилочный слой антрацита, высотой 150 мм.

Фильтры смешанного действия марка ФИСДВР - 2,0-0,6. Представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с внутренней химзащитой от коррозии, состоит из: корпуса, верхнего, среднего и нижнего распределительных устройств, трубопроводов, запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующй загрузки. Корпус фильтра цилиндрический, сварной из стали 3, с приваренными эллиптическими днищами. Корпус снабжен двумя люками - лазами. Верхний люк предназначен для загрузки фильтрующего материала, ревизии верхнего распределительного устройства и переодического осмотра состояния поверхности фильтрующего материала. Через нижний люк выполняется монтаж 0, ремонт, осмотр всех устройств внутри корпуса фильтра, нанесение антикоррозионных покрытий. На обечайки корпуса на уровне среднего распределительного устройства размещено смотровое окно, позволяющее вести наблюдение за разделением катионита и анионита.

Верхнее распределительное устройство предназначено для подачи в фильтр обрабатываемой воды, воды для отмывки ионитов от продуктов регенерации, для подачи регенерационного раствора щелочи при регенерации анионита, а также для сброса потока воды при взрыхлении и разделении ионитов.

Среднее распределительное устройство предназначено для отвода из фильтра регенерационных растворов, а также потоков воды при отмывке ионитов после их регенерации.

Нижнее распределительное устройство предназначено для сбора обессоленной воды при работе и отмывке фильтрующего слоя, для подвода воды и воздуха при взрыхлении ионитной шихты и разделении ионитов, а также для подачи регенерационного раствора кислоты при регегенерации катионита.

Баки запаса химобессоленной воды, частично-обессоленной воды, баки мерники щелочи и кислоты - цилиндрические сварные с верхним и нижним плоскими днищами, изготовлены из материала сталь 3 с внутренним химпокрытием (шпатлевка). Бак имеет: люк-лаз для осмотра баков, трубопровод всаса и заполнения, перелив, дренаж, рециркуляция, воздушник.

2. Безопасность проекта

2.1 Введение

Первоочередной задачей, над решением которой работают сейчас специалисты атомной энергетики в России, является повышение безопасности действующих АЭС. Использование практического опыта атомной энергетики, учет уроков Чернобыльской аварии, применение усовершенствованных конструкций, материалов, средств контроля и автоматики - вот, что позволяет непрерывно совершенствовать надежность и безопасность АЭС.

При эксплуатации АЭС образуется три вида сбросов: газовые, охлаждающие воды и сточные воды (дебалансные).

Рассматриваемый в этом проекте участок химводоочистки вредных выбросов не имеет. А регенерационные и промывочные воды, которые образуются после регенерации и взрыхляющих промывок, направляются на нейтрализацию, а затем возвращаются обратно в химический цех. Обработка щелочных химобессоливающих установок заключается в их смешении и доведении рН смеси до 7- 8 благодаря добавлению реагентов - извести или кислоты. Процесс смешения осуществляется в баках нейтрализаторах путем рециркуляции нейтрализуемых потоков.

Оборудование химической водоочистки расположено в объединенном вспомогательном корпусе в помещении химводоочистки (ХВО). В фильтровальном зале ХВО размещены подогреватели сырой воды, охладители конденсата - отметка +5,3; осветлители, фильтры и насосы-дозаторы коагулянта, механические фильтры, цепочки обессоливания, фильтры смешанного действия и связывающее это оборудование трубопроводы - отметка 0,0.

Промежуточные баки, бак отмывочных вод механических фильтров, баки запаса конденсата расположены на отдельной площадке около цеха. Баки мерники кислоты, щелочи, насосы дозаторы кислоты и щелочи размещены в отдельном помещении узла регенерации.

Вредными производственными факторами, характерными для рабочих мест на ХВО, являются: работа с едкими ядовитыми веществами; работа на высоте; работа с сосудами и трубопроводами, работающими под давлением.

2.2 Опасные производственные факторы и мероприятия по технической безопасности

В химическом цехе возможны следующие опасные производственные факторы, которые могут оказать на работника мгновенное физическое воздействие и вызвать травму в случае не соблюдения техники безопасности: травмирование движущимися частями механизмов, поражение электрическим током, ожог паром, горячей водой, растворами кислот и щелочей, ожоги о нагретые поверхности оборудования, падение с высоты при обслуживании технологических аппаратов.

Движущиеся части производственного оборудования, к которому возможен доступ рабочих, должны иметь механические защитные ограждения. Они должны быть откидными (на петлях, шарнирах) или съемные, изготовленные из отдельных секций. Для удобства обслуживания защитных частей машин и механизмов в ограждениях должны быть предусмотрены дверцы и крышки. Кожухи полумуфты должны быть выполнены таким образом, чтобы незакрытая часть вращающегося вала с каждой стороны была не более 10 мм.

Запрещается: пуск и кратковременная работа механизмов или устройств при отсутствии ограждающих устройств; производить уборку вблизи механизмов без предохранительных ограждений или с плохо закрепленными ограждениями; чистить, обтирать и смазывать вращающиеся части механизмов, а также перелезать через ограждения или просовывать руки за них для смазки и уборки; останавливать вручную вращающиеся механизмы.

На АЭС предусмотрены сигнальная, оградительная и блокировочная техника на опасных участках. Оградительные устройства применяются при ремонте, наладке оборудования. Широко применяются блокировочные устройства. При снятии или открывании ограждения токоведущих частей с них автоматически снимается напряжение и тем самым устраняется опасность поражения электрическим током. Светоцветовая сигнализация широко применяется в электроустановках и предупреждает о подаче или снятие напряжения.

Все горячие части оборудования, трубопроводы, баки и другие элементы должны иметь тепловую изоляцию. Температура на поверхности изоляции при температуре внутри аппарата более 100⁰С должна быть не выше 45⁰С. Все горячие участки поверхности оборудования и трубопроводов, находящихся в зоне возможного попадания на них вредных веществ, должны быть покрыты металлической обшивкой для предохранения тепловой изоляции от пропитывания такими веществами.

Трубопроводы агрессивных легковоспламеняющихся, горючих, взрывоопасных или вредных веществ должны быть герметичными. В местах возможных утечек (краны, вентили, фланцевые соединения) должны быть установлены защитные кожухи, а при необходимости - специальные устройства со сливом из них продуктов утечек в безопасные места.

К работе на высоте относится работа, при выполнении которой рабочие находятся на высоте 1,3 метра и более от поверхности грунта, перекрытия или рабочего настила и на расстоянии менее 2 метров от границы перепада по высоте. Работа со случайных поставок запрещается. Небольшие по объему и непродолжительные работы на высоте до 4 метров могут выполняться с лестниц и стремянок. Все детали деревянных лестниц должны иметь гладкую обструганную поверхность чистой машиной или ручной обработки. Окрашивать красками запрещается.

У приставных деревянных лестниц и стремянок длиной более 3 метров должно быть установлено под ступенями не менее двух металлических стяжных болтов. Стремянки должны быть оборудованы устройствами, исключающими возможность их самопроизвольного сдвига. Общая длина приставной лестницы не должна превышать 5 метров. Тетивы приставных лестниц и стремянок для обеспечения устойчивости должны расходится к низу. Ширины лестницы и стремянки вверху должна быть не менее 300 мм, внизу не менее 400 мм.

Леса, подмостки и другие приспособления должны быть инвентарными и изготовляться по типовым проектам, на них должна иметься паспорта завода - изготовителя. Настилы на лестницах и подмостях должны крепиться к их поперечинам.

На ХВО имеются сосуды и трубопроводы, работающие под давлением. К ним относятся: охладитель конденсата, бак напорный для хранения и вытеснения щелочи, серной кислоты, подогреватель сырой воды. Госгортехнадзору подведомственны:

1. Сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше 115⁰С или другой жидкости с температурой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа (0,7 кг с/см²) без учета гидростатического давления.

2. Сосуды, работающие под давлением водяного пара свыше 0,07 Мпа.

3. Цистерны и сосуды для транспортировки или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа создается периодически для их опорожнения.

Предприятие-изготовитель такого оборудования должно передать предприятию-владельцу вместе с поставляемым оборудованием паспорта установленной формы, а также документацию в объеме, указанном в технических условиях на изделие. На корпусах сосудов на видном месте предприятием-изготовителем устанавливается пластинка с нанесением на ней маркировкой:

1. Наименование или товарный знак предприятия-изготовителя.

2. Заводской номер.

3. Год изготовления.

4. Расчетное давление, расчетная температура.

5. Давление гидравлических испытаний.

6. Тип рабочей среды.

Для обеспечения безопасных условий эксплуатации и управления работой все оборудование и трубопроводы работающее под давлением должны быть оснащены контрольно-измерительными приборами, запорной и регулирующей арматурой, предохранительными устройствами, средствами защиты и автоматизации.

Предохранительные устройства должны устанавливаться на оборудовании и трубопроводах, давление в которых может превысить рабочее как за счет происходящих в них физических и химических процессов, так и за счет внешних источников повышения давления, рассчитанных с учетом того, что их действие опережает срабатывание аварийной защиты.

Для оборудования подведомственным Госгортехнадзору давление не должно превышать избыточное рабочее более чем на 0,05 МПа для сосудов с давлением до 0,3 МПа на 15% - для сосудов с давлением от 0,3 до 6 МПа, и на 10% - для сосудов с давлением выше 6,0 МПа.

Конструкция предохранительных устройств должна обеспечивать ее закрытие после срабатывания при достижении давления не ниже 0,9 рабочего давления, по которому выбиралась установка на срабатывание этой арматуры (в соответствии с ГОСТ 12.2.085-82.).

Оборудование и трубопроводы должны быть оснащены контрольно-измерительными устройствами для измерения давления, температуры, расхода, уровня рабочей среды, химического состава теплоносителя и газа, а также контроля перемещения и герметизации. Класс точности для контрольно-измерительных приборов, применяемых для контроля параметров оборудования и трубопроводов, должен быть не ниже 1,5, а требуемая точность измерения параметров контроля должна быть указана в проектной документации. При этом погрешность измерения температуры не должна превышать 2%. Манометры должны иметь класс точности не ниже: 2,5 - при рабочем давлении сосуда до 2,5 МПа, 1,5 - при рабочем давлении сосуда выше 2,5 МПа. Перед каждым манометром должен быть установлен трехходовой кран или заменяющее устройство, позволяющее проводить периодическую проверку манометра с помощью контрольного.

Гидравлические испытания (ГИ) проводят с целью проверки прочности и плотности оборудования, трубопроводов, их деталей и сборочных единиц, нагружаемых давлением. ГИ проводят:

1. После изготовления оборудования, поставленного на монтаж на предприятии-изготовителе.

2. После монтажа оборудования и трубопроводов.

3. В процессе эксплуатации.

Время выдержки оборудования и трубопроводов под давлением при ГИ должно быть не менее 10 мин. Измерение давления проводится двумя независимыми, проверенными манометрами или по двум с классом точности не менее 1,5. Суммарная погрешность измерения давления не должна превышать 5% номинального значения испытаний.

Инструмент, который используют при проведении газоопасных работ, должен быть из цветного металла, исключающего возможность искрообразования, допускается применение инструмента из черного металла, при этом его рабочая часть должна обильно смазываться солидолом или другой смазкой.

Основное оборудование в химическом цехе это осветлители, фильтры, баки. Это оборудование не относится к опасному оборудованию. Сосуды, работающие под давлением, устанавливают на открытых площадках в местах, исключающих скопление людей или в отдельных зданиях. Это оборудование имеет защитную теплоизоляцию и металлическое покрытие.

2.3 Вредные производственные факторы и мероприятия по производственной санитарии и гигиене труда

В технологических операциях ХВО используется следующие едкие и ядовитые вещества: серная кислота, едкий натр и известь.

Токсичная характеристика вредных веществ используемых в процессе химводоочистки представленна в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1

Характеристика вредных веществ

Наименование вещества	Характер воздействия на организм человека	Класс опасности	Предельно-допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны, мг/м3
Серная кислота	Прижигающий	2	1
Едкий натр	Прижигающий	2	0,5
Известь	Раздражающий	1	0,1

Серная кислота

При нагревании кислоты образуется пар серного ангидрида, который, соединяясь с водяными парами воздуха, образует кислотный туман. При попадании ее на кожу вызывает сильные весьма болезненные и трудно поддающиеся лечению ожоги. При вдыхании паров серной кислоты раздражаются и прижигаются слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Попадание крепкой серной кислоты в глаза грозит потерей зрения, поэтому при работе с ней необходима особая осторожность. Персонал, занятый сливом кислоты, должен работать в одежде из кислотозащитной ткани, прорезиненных фартуках, резиновых сапогах, резиновых кислото- и щелочестойких перчатках или рукавицах, защитных очках или масках и щитках их оргстекла, иметь фильтрующие противогазы марок В, БКФ, М и шланговые противогазы ПШ - 1, ПШ - 2. В случае пролива кислоты на пол, ее следует немедленно нейтрализовать - посыпать содой или негашеной известью, убрать лопатой, а затем тщательно промыть это место сильной струей воды. При уборки кислоты нос и рот следует закрывать повязкой, пропитанной содовым раствором, глаза защищать специальными очками. При попадании кислоты на одежду ее необходимо смыть обильной струей воды, нейтрализовать 2 - 3% раствором соды и снова промыть воды.

Едкий натр

Как твердое вещество так и концентрированные его растворы вызывают очень сильные ожоги кожи. Попадание щелочи в глаза может привести к их тяжелым заболеваниям и даже потере зрения. Персонал, работающий с щелочью должен быть снабжен защитными очками, резиновыми кислото- и щелочестойкими перчатками или рукавицами, х/б спецодеждой, прорезиненным фартуком и резиновой обувью. При попадании раствора щелочи на одежду ее следует промыть водой, затем нейтрализовать 1% раствором уксусной кислоты и снова промыть водой.

Известь

В виде пыли или капели взвеси раздражают слизистые, вызывая чихание и кашель. При воздействие на кожу кур вызывает ее размягчение, а затем атрофию, кожа становится гладко и блестящей. Негашеная известь вызывает на коже глубокие язвы с гладким дном, трещины, шелушение. При попадании в глаза наблюдается стекловидный отек и резкое покраснение конъюнктивы. Индивидуальная защита: фильтрующие респираторы, спецодежда из пылезащитной ткани типа костюмом и комбинезонов от нетоксичной пыли; герметичные пылезащитные очки. Применение ожиряющих мазей.

Для здоровья и работоспособности производственного персонала исключительное значение имеет санитарно-гигиеническое состояние воздушной среды рабочей зоны, которая определяется метеорологическими условиями (температура, влажность) и содержанием в воздухе вредных веществ. Микроклимат на рабочем месте должен соответствовать нормативам, приведенным в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1

Нормы микроклимата

Период года	Категория работ	Допустимая температура, 0С	Относительная влажность, %	Скорость движения, м/с
Холодный	Легкая-1б Средней тяжести-2б	20-24 15-21	75 75	Не более 0,2 Не более 0,4
Теплый	Легкая-1б Средней тяжести-2б	21-28 16-27	60 (при 270С) 70 (при 250С)	0,1-0,3 0,2-0,5

Требуемые метеорологические условия достигаются созданием тепловой изоляции горячих поверхностей, вентилированием помещения, кондиционированием воздуха и т.п. На АЭС в ХВО применяется приточно-вытяжная система вентиляции.

Защита от вредных веществ, предусматривает устройство местной вытяжной вентиляции для отсоса ядовитых веществ непосредственно от места их образования. Воздух из производственных помещений, загрязненный радиоактивными газами и аэрозолями, удаляется специальными системами затяжной вентиляции. Главная задача спецвентиляции - поддержание в воздухе производственных помещений, зоны строгого режима, среднедопустимых концентраций радионуклидов. При этом попутно выполняются функции обычной санитарно - гигиенической вентиляции.

Гигиенические исследования позволяют установить, что шум и вибрации ухудшают условия труда, оказывая вредные воздействия на организм человека. При длительном воздействие шум на организм человека происходят нежелательные явления: снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, понижается внимание. В цехе ХВО основными источниками шума являются насосы, уровень шума которых достигает 85дБ. Допустимый уровень шума составляет 85дБ. Уровень шума в ХВО находится в пределах допустимых значений. Для снижения вибрации, шума насосов, уменьшения динамических нагрузок на строительные конструкции, а также снижения передачи структурного шума по конструкциям здания насос необходимо устанавливать на виброизолированный фундамент.

Применение средств индивидуальной защиты является одним из технических мероприятий в комплексе безопасности, направленным на обеспечение безопасных условий труда и профилактику безопасных заболеваний. В основной комплект спецодежды входят: каска защитная, костюм хлопчатобумажный, ботинки.

Основной комплект средств индивидуальной защиты (СИЗ):

сапоги резиновые;

очки защитные;

перчатки диэлектрические;

перчатки резиновые;

противогаз шланговый ПШ - 1;

противогаз марки В (БКФ) - для паров кислоты, марки КД - для паров аммиака и гидразина;

фартук с нагрудником прорезиненный.

При подъеме и перемещении грузов вручную следует соблюдать нормы переноски тяжестей, установленные действующим законодательством. Нормы предельно допустимых грузов, кг, при подъеме и перемещении тяжестей вручную: для женщин старше 18 лет:

- подъем и перемещение тяжести при чередовании с другой работой - 10 кг;

- подъем и перемещение тяжестей постоянно в течение рабочей смены - 7 кг;

- для мужчин старше 18 лет - 50 кг. В массу поднимаемого и перемещаемого груза включается масса тары и упаковки.

2.4 Взрывопожаробезопасность

При проектировании и строительство производственных зданий и сооружений АЭС необходимо учитывать категорию пожарной опасности производства. Категории устанавливаются на основе пожароопасных свойств, используемых в технологическом процессе веществ согласно НПБ/05-95. Помещения ХВО относятся к пожароопасной категории Д, т. к. используются негорючие вещества в холодном состоянии. Категория производства обусловливает в основном требования к огнестойкости здания, его конструкции, планировке, размещение, оснащению средствами защиты от пожара, взрыва.

К помещению ХВО предъявляются ряд специальных противопожарных требований: изоляция горячей среды; ограждение оборудования несгораемыми перегородками, полы бетонные; аварийные вентиляции; пожарная охрана предприятия; эвакуационные выходы

Средства пожаротушения

Углекислотные огнетушители предназначены для тушения возгорания различных веществ и материалов, а также электроустановок, кабелей и проводов, находящихся под напряжением до 10 кВ. В качестве огнетушащего средства применяют негорючие газы (двуокись углерода) или галоид углеводородные соединения (бромэтил, хладон).

Порошковые огнетушители предназначены для пожаров твердых, жидких и газообразных веществ, а также электроустановок, находящихся под напряжением до 1 кВ.

Вспомогательные средства и инвентарь: ящики вместимостью 0,5 м³ с песком и лопатками устанавливаются на основных отметках обслуживания у трансформаторов, монтажных площадках, мазутных насосных; асбестовое полотно, войлок, кошма должны размещаться только в тех местах, где их необходимо применять для защиты отдельного оборудования от огня или изоляция от искр и очагов загорания при аварийной ситу

3. Экологическая экспертиза проекта

Электроэнергетика - крупнейший потребитель пресной воды. На ее долю приходится около 77,7% (30,7 млн. км³/год) общего объема свежей воды, используемой промышленностью России.

Рассматриваемая в этом проекте установка химической водоочистки непосредственно использует пресную воду в качестве исходной. Исходной водой для ХВО является вода Саратовского водохранилища. Туда она поступает из насосной пруда охладителя, стоящей на реке Березовка.

Источником отходов на ХВО являются сточные воды, образующиеся в результате регенерации ионообменных смол и сами смолы после истечения срока их службы. В процессе работы иониты истощаются, т.е. теряют способность к поглощению ионов. Для восстановления поглощающей способности катионита и анионита производится регенерация их растворами кислоты (для катионитовых фильтров) и щелочи (для анионитовых фильтров).

Сброс сточных вод, которые не содержат радиоактивных примесей, но их температура после процесса водоподготовки повышается на 8-10⁰С, приводит к «тепловому отравлению» водоемов, проявляющемуся в снижении кислородосодержания воды и более интенсивному развитию бактерий и водорослей. Сточные воды классифицируют на бессолевые (воды контуров АЭС, конденсаты, воды бассейнов выдержки), малосолевые (протечки контуров, воды обмывки и гидротранспорта) и высокосолевые. К высокосолевым относят стоки радиохимических и химических лабораторий, регенерационные и дезактивационные растворы фильтров.

В своем проекте я рассматривала замену отечественных смол на смолы импортного происхождения. Благодаря появлению этих новых высокоэффективных ионообменных смол снижается избыток реагентов на регенерацию с 2,5-3,5 до 1,6-1,8 мг-экв/мг-экв. При этом также уменьшается расход воды на собственные нужды, но остается потребность в проведении мероприятий по обработке и утилизации высокоминерализованных стоков, образующихся при регенерации смол. Одним из преимуществ смол марок АМБЕРЛАЙТ, ПЬЮРОЛАЙТ, АМБЕРДЖЕТ является их высокий срок службы до 10 лет в отличие от отечественных смол марок КУ-2.8., АВ-17.8., у которых срок службы составляет 3 года. Отработанная смола подлежит захоронению на свалках нетоксичных отходов Балаковской АЭС.

Традиционно обработка сточных вод химобессоливающих установок заключается в их смешении и доведении рН смеси до 7-8 благодаря добавлению реагентов - извести или кислоты. Процесс смешения осуществляется в баках-нейтрализаторах путем рециркуляции нейтрализуемых потоков. На многих АЭС для смешения потоков используют гидродинамические кавитационные реакторы. Кроме того, существуют разработки по нейтрализации кислых и щелочных стоков ХВО путем попеременного их пропуска через слой карбоксильного катионита. Избыток не нейтрализованного потока обрабатывается отдельно, при этом его объем мал, что существенно упрощает обработку. В результате использования любой из этих технологий количество солей, сбрасываемых с нейтрализованными сточными водами, практически одинаково, а их концентрация значительно превышает нормируемую. Поэтому перед сбросом в водоисточник нейтрализованного потока он разбавляется слабоминерализованными водами АЭС (в основном продувкой системы оборотного охлаждения) по контролируемым показателям ПДК. При этом в водоем выводятся практически все компоненты, поступившие на химическое обессоливание с осветленной водой (кроме частиц щелочных анионов), а так же дополнительное количество сульфатов натрия и кальция, введенных при регенерации фильтров и нейтрализации избытка кислоты известью. Такое разбавление возможно при наличии на АЭС большого объема маломинерализованных сточных вод, качество которых по всем нормируемым показателям ниже ПДК.

Известно несколько технологий обработки и утилизации высокоминерализованных солевых стоков водоподготовительной установки. Одной из основных проблем при обработке регенерационных сточных вод ХВО является повышенное содержание в них сульфата кальция, что в процессе их концентрирования приводит к образованию отложений гипса на стенках основного оборудования и трубопроводов. Предварительное умягчение таких вод путем натрий-катионирования требует сооружения установки, соизмеримой по затратам с обессоливающей установкой, в результате чего возникают новые проблемы с утилизацией сточных вод уже этого процесса. Применение содоизвесткования для умягчения сточных вод вызывает дополнительный расход реагентов, увеличение солесодержания сточных вод и образование в процессе производства соды дополнительного количества трудноутилизируемых сточных вод.

При рациональном использовании избытка реагентов, содержащихся в сточных водах ХВО, можно глубоко умягчить стоки с минимальным вводом дополнительных реагентов и выделением в осадок основной части кальция и магния в виде гипса и гидрооксида магния. Схема такой установки.

Смесь отработавшего регенерационного раствора и отмывочных вод катионитных фильтров используется для регенерации Н-катионитного фильтра 1, загруженного карбоксильным катионитом. При этом в регенерационном растворе возрастает концентрация кальция, и он оказывается перенасыщенный по гипсу. Отработавший регенерационный раствор и часть отмывочных вод, пересыщенных по сульфату кальция, направляются в кристаллизатор 2, где во взвешенном состоянии находятся ранее образовавшиеся частички гипса. Содержание сульфата кальция в воде снижается до уровня его растворимости в данных условиях. Стабилизированный поток воды и маломинерализованная часть отмывочных вод собираются в промежуточном баке 3 и насосом 4 в аппарат умягчения сточных вод 5 для выведения в осадок ионов магния в виде гидрооксида вследствие введения известкового молока. В аппарате умягчения происходит кристаллизация гипса благодаря ионам кальция, поступившим с известковым молоком, что приводит к дополнительному снижению содержания сульфатов. В результате такой обработки кислых сточных вод в них практически отсутствуют ионы магния, а концентрация ионов кальция соответствует растворимости гипса в данных условиях. Для интенсификации процесса вода в аппарате умягчения сточных вод нагревается паром до 40-60⁰С.

Обработанный поток поступает в бак сбора 6 и затем смешивается с щелочными сточными водами в пропорции, при которой щелочность смеси оказывается равной или несколько выше ее жесткости. Полученная смесь осветляется в центробежном сепараторе 7 и направляется в Н-катионитовый фильтр, где одновременно происходят ее умягчение и нейтрализация выделившихся ионов водорода ионами щелочности. Представленная схема применима при таком содержании в щелочных сточных водах карбонат- ионов, при котором в процессе двух потоков отсутствует выпадение в осадок карбоната кальция. В противном случае, как показали результаты предварительных исследования, смешения следует проводить в осветлителях.

Умягченные сточные воды могут быть направлены на приготовление подпиточной воды теплосети, сконцентрированный в испарительных установках или установках обратного осмоса. Полученный в них рассол, можно использовать для приготовления регенерационного раствора натрий - катионитных фильтров по технологии, реализованной в Саранске. Последующее упаривание позволит вывести в осадок основную часть сульфата натрия, а оставшийся рассол после обработки может быть также использован в качестве регенерационного раствора натрий-катионитных фильтров, для предотвращения обледенения дорог либо закачен в скважины. Если указанные возможности отсутствуют, то концентрат подпаривается в упарных установках или высушивается с получением в смеси солей.

Таким образом, рациональное использование избытка реагентов, содержащихся в сточных водах, позволяет в современных условиях обеспечить их частичное или глубокое обессоливание и выделить содержащиеся в них компоненты в твердом виде. Основная часть этих компонентов может быть утилизирована.

На Балаковской АЭС постоянно производится контроль за качеством водных объектов, находящихся в государственной собственности (Саратовское водохранилище, река Березовка) и качеством сбросных вод. Ежегодно заключается договор с Балаковским водоканалом на водоиспользование и устанавливаются нормы водозабора и нормы на расходы качества сбросных и дебалансных вод Балаковской АЭС. Так договором №133-107/ Д от 17.09.1997 года установлено потребление питьевой воды Балаковской АЭС - 72206 эм³ / вод; установлен объем сточных вод - 500731 м³ /год.

Качество сточных вод должно соответствовать следующим нормам, указанных в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Наименование нормируемого вещества	Норматив величины, мг/л	Новый норматив, мг/л	ПДС, т/мес
Взвешенные вещества Сульфаты Хлориды Эфироизвлекаемые Азотаммонийный Нефтепродукты СПАВ Значения рН Нитриты Нитраты	130 230 110 22 10 2,5 1,2 6,5-9.5 0,7 0,3	130 270 132 22 10 2,5 1,2 6,5-9,5 0,7 0,3	3,38 7,02 3,43 0,57 0,26 0,065 0,031 - 0,018 0,0078



4. Раздел «Автоматика»

Под автоматизацией понимают применение методов средств автоматики для управления производственными процессами.

Автоматизация производства - это этап машинного производства, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам.

Автоматические системы управления технологическими процессами обеспечивают оптимальные условия эксплуатации оборудования в предпусковой период, при пусках и нормальной эксплуатации и остановках.

Важным звеном автоматической системы управления химводоочистки является информационные подсистемы, которые позволяют оператору получать информацию о технологическом процессе со щита управления с помощью приборов.

Щит химводоочистки оснащают мнемосхемой, на которой условными знаками обозначают основные элементы оборудования, связь между ними, электорофицированную арматуру и регулирующие органы.

Система автоматического регулирования снабжена защитой и блокировкой, которые позволяют автоматическое отключение установки при отключении питания или связанных с автоматическим регулированием.

Автоматическое регулирование, автоматическая система управления обеспечивает безопасные работы химводоочисткина АЭС и удобство в эксплуатации.

Автоматизация ускоряет операции и улучшает ряд рабочих процессов:

1. Измерение и регулирование температуры в осветлителе, охладителях конденсата, подогревателе сырой воды. Температура поддерживается с помощью регулирования подачи горячего пара. В качестве исполнительного органа используют регуляторы. Первичный прибор ТСМ 410-01 с диапазоном измерения от 0 до 150⁰С, погрешность ± 0,6% регистрации ± 1%. В качестве вторичного щитового прибора используем вторичный прибор с унифицированным входом М-316.

2. Измерение и регулирование уровня в фильтрах, осветлителе, баках. Применяют датчики уровня типа ДПУ-1, фотоэлектрические датчики уровня типа СУФ-42. В качестве вторичного показывающего прибора применяют щитовой блок питания датчиков уровня объединенный с выходным реле и световым сигнальным устройством.

3. Измерение давления. Давление в трубопроводах и аппаратах измеряют и контролируют с помощью манометров давления - первичные приборы. Манометр сильфонный пневматический МС-П2, ОБМ-160. Дтапозоны измерения 0-10 кгс/см²; 0-6 кгс/см².

4. Измерение и регулирование расхода. Применяют вторичные приборы с интегрантом типа РП-160 диапазон измерения 0-100 т/ч, 0-10 т/ч. Вторичный прибор показывающий типа М-316 с диапазоном измерения 0-5 т/ч.

Таблица 4.1

Точки измерения расхода

Место замера	Оперативное наименование датчика	Номинальное значение	Трансляция замера
			Показание	Функциональный признак
Вход сырой воды в осветлитель 0UC10B01, м3/ч	0UC405FO1	350	ЩХВО	C, R
Вход сырой воды в осветлитель 0UC10B02, м3/ч	0UC403F01	350	ЩХВО	C, R
Трубопровод отмывочных вод из БОМ 0UC95B01 в 0UC10B01, м3/ч	0UC404F01	30	ЩХВО	C, J
Трубопровод отмывочных вод из БОМ 0UC95B01 в OUC10B02, м3/ч	0UC408F01	30	ЩХВО	C, J
Трубопровод умягчен - ной воды на взрыхление 0UС21-26N01, м3/ч	0UC418F01	220	ПМ	J
Трубопровод умягчен - ной воды на 0UC21-26 N01, м3/ч	0UC413F01	150	ЩХВО	J



Таблица 4.2

Точки измерения давления

Место замера	Оперативное наименование датчика	Номинальное значение	Трансляция замера
			показание	Функциональный признак
Всас насоса 0UC20D01, 02,03, кгс/см2	0UC203P01	0,9	ПМ	J
Напор насоса 0UC20D01,02,03 кгс/см2	OUC204P01	7,0	ПМ	J
Всас насоса 0UC80D01, 02 кгс/см2	0UC234P01	1,5	ПМ	J
Напор насоса 0UC80D01,02 кгс/см2	0UC235P01	6,5	ПМ	J
Всас насоса 0UC95DO1,02 кгс/см2	0UC210P01	1,3	ПМ	J
Напор насоса 0UC95D01,02 кгс/см2	0UC217P01	3,5	ПМ	J
Вход умягчающей воды в 0UC21-26N01, кгс/см2	0UC21-26P01	6,0	ПМ	J
Выход умягчающей воды из 0UC21-26N01, кгс/см2	0UC21-26P02	5,0	ПМ	J
Трубопровод сырой воды к 0UC10B01,02 кгс/см2	0UC201,2P01	6,0	ПМ	J
Трубопровод сжатого воздуха, кгс/см2	0UC239P01	8,0	ПМ	J
Трубопровод пара в ПСВ1,2 кгс/см2	0UC243,44P01	7,0	ПМ	J
Коллектор пара собственных нужд, кгс/см2	0UC251P01	9,0	ПМ	J

Таблица 4.3

Точки измерения уровня

Место замера	Оперативное наименование датчика	Номинальное значение	Трансляция замера
			показание	функциональный признак
Промежуточный бак 0UC20B01,02 кгс/см2 Бак отмывочных вод МФ 0UC95B01.M	0UC503,6LO1 0UC510L01	7,5 10,0	ЩХВО ЩХВО	J J

Таблица 4.4

Точки измерения температуры

Место замера	Оперативное наименование датчика	Номинальное значение	Трансляция замера
			показание	функциональный признак
Сырая вода на входе в осветлитель 0UC10В01, 02.°С	0UC001T01,02	30	ЩХВО	C,

Таблица 4.5

Точки измерения показателей среды

Место замера	Оперативное наименование датчика	Вид измерения	Номинальное значение	Трансляция замера
				показание	функциональный признак
Зона смешения осветлителя 0UC10B01,02	0UG601,2P01	рН	10,2	ЩХВО	F, R

Таблица 4.6

Точки измерения расхода

Место замера	Оперативное наименование датчика	Номинальное значение	Трансляция замера
			Показание	Функциональ-ный признак	Уставка
Вход ОВ в 0UA11N01-16, м3/ч	0UA401-06F01	140	ПМ, ЩХВО, панель №З	А, J, С	-
Вход ЧОВ в 0UA41-46N01. м3/ч	0UA405-08F01	140	ПМ. ЩХВО. панель №3	A.J.C.F	Q=180 м3/ч
Вход ХОВ в 0UA61-63N01, м3/ч	0UA411-09F01	150	ПМ. ЩХВО. панель №4	A.J	-
Напорный тр-д 0UA10D01-03. м3/ч	0UA435F01P1-3	50-100	ЩХВО. панель №4	R:F	-
Тр-д подачи ХОВ к смесителю кислоты на БФ 1-6 м3/ч	0UA419F01	90	ПМ: ЩХВО. панель №5	A..I	-
Тр-д подачи ХОВ к смесителю кислоты на БФ 1-6 м3/ч	OUА418F01	40	ПМ. ЩХВО. панель №5	A.J	-
Тр-д подачи ХОВ к смесителю кислоты на 0UA61-63N01, м3/ч	0UA421F01	25	ПМ	J	-

Таблица 4.7

Точки измерения уровня

Место замера	Оперативное наименование датчика	Номинальное значение	Трансляция замера	Уставка
			Показание	Функцио-нальный признак
БЗК1,2 0UA1OB01.02. см	0UA501L01 0UA502L01	800	ЩХВО. панель №3	AJ	-
БЧОВ OUA31-36BO2 БФ №1, см	0UA5O5-08L01	180	ЩХВО. панель №З	A, J, F	€2.0 Ў0.5

Таблица 4.8

Точки измерения давления

Место замера	Оперативное наименование дагчзгка	Номинальное значение	Трансляция замера
Трубопровод на входе в 0UA11-16N01, кгс/см2	0UA11-16P01	4.5	ПМ
Трубопровод на выходе в 0UA11-16N01, кгс/см2	0UA11-16P02	4.0	ПМ
Трубопровод на входе в 0UA21-26N01, кгс/см2	0UA21-26P01	4.5	ПМ
Трубопровод на выходе в 0UA21-24N01, кгс/см2	0UA21-24P02	3,5	ПМ



5. Организационно-экономический раздел

Наличие в природной воде различных примесей является причиной приготовления воды для подпитки и заполнения контуров АЭС на водоподготовительной установке в несколько стадий. Сначала из воды удаляют грубодисперсные и коллоидные частицы, а затем - ионизированные примеси.

Совершенствование процесса химической водоочистки приводит не только к решению экологической задачи, но и улучшает технико-экономические показатели процесса.

В данном проекте предлагается замена ионообменного фильтрующего материала отечественного производства (катионит КУ 2-8, анионит АВ 17-8) на смолу импортных марок - АМБЕРДЖЕТ, АМБЕРЛАЙТ, ПЬЮРОЛАЙТ.

5.1 Организационный план

Таблица 5.1.1

Инженерно-технические работники (ИТР)

Наименование профессии	Количество
Начальник цеха	1
Заместитель начальника цеха	4
Технолог	2
Начальник смены	5
Экономист	1

У начальника смены и технологов режим работы сменный, у остальных ИТР - дневной.

Таблица 5.1.2

Наименование профессии	Тарифный раздел	Количество	Режим
Старший аппаратчик	5	5	Сменный
Аппаратчик предочистки	4	5	Сменный
Аппаратчик обессоливания	4	5	Сменный
Слесарь-ремонтник	5	2	Сменный
Слесарь-ремонтник	4	2	Сменный
Слесарь-ремонтник	3	2	сменный
Электрослесарь ремонтник	5	5	Дневной
Электрослесарь КИП	5	5	Сменный
Контролер радиосигн.	5	1	Дневной
Лаборант	4	1	Сменный
Кладовщик		1	Дневной
Табельщик Уборщик		1 1	Дневной

Всего персонала по цеху: ИТР - 13, служащих - 4, рабочих - 32. Режим работ цеха непрерывный в 4 смены по 6 часов.

Баланс рабочего времени представлен в таблице 5.1.3.

Таблица 5.1.3

Показатели	При 6 часовом рабочем дне
Календарное число дней - праздничные дни - выходные дни	365 - 73
Номинальный фонд рабочего времени Плановые невыходы: - отпуск очередной и дополнительный - отсутствие по различным причинам (декрет, болезнь)	292 35 27 8
Эффективный фонд рабочего времени Коэффициент пересчета Тном/Тэф	257 1,14

5.2 Финансовый план

5.2.1 Расчет годовой производственной мощности

М = N х n х Т_эф

М = 3360 х 6 х 335 = 6753600 т/год,

5.2.2 Расчет капитальных затрат

Таблица 3.2.1

Наименование оборудования	Кол.	Цена за единицу, руб.	Стоимость всего, руб.	Затраты надоставку и монтаж, руб.	Амортизационные отчисления, руб.
Фильтр	6	321605	1929630	289444,5	221907,5
Бак сбора	2	31500	63000	9450	7245
Бак ЧОВ	2	29700	59400	8910	6831
Насос ЧОВ	2	63000	126000	18900	14490
Насос подачи воды	3	475000	1425000	213750	163875
Трубопровод внутрицеховой	1	519265	519265	77889,75	59715,5
Итого			4122295	618344,25	477064

Затраты на доставку и монтаж - 15% от стоимости, амортизационные отчисления - 10% от суммы стоимости и затрат на доставку и монтаж.

Капитальные затраты

4122295 + 618344,25 + 477064 = 5217703,25

Размещено на Allbest.ru