Проект водоподготовительной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Проект водоподготовительной установки АЭС

1.1 Характеристики источника водоснабжения

Выбранный источник водоснабжения содержит воду со следующими параметрами:

· взвешенные вещества: ,

· сухой остаток: 320.4 мг/кг,

· минеральный остаток: 300.6 мг/кг,

· общая жёсткость: 5.1 мг-экв/кг,

· карбонатная жёсткость: 4.6 мг-экв/кг,

· некарбонатная жёсткость: 0.5 мг-экв/кг.

Показатель	мг/кг	экв	мг-экв/кг
Ca 2+	72.2	20	3.61
Mg 2+	17.4	12	1.45
Na +	12.5	23	0.54
HCO3-	280.6	61	4.6
SO42-	33.5	48	0.7
Cl -	10.0	35.5	0.28
NO3-		62
NO2-		46
SiO32-	21.6	38	0.57
Al2O3 + Fe2O3

SiO₃^2- находится в калойдной форме и в ионном обмене не участвует.

Эквивалент Э = М/n, где М - молярная масса, n - валентность.

Проверим по жёсткости:

Ж_О = Ж_Са + Ж_Mg = 3.61 + 1.45 = 5.1 мг-экв/кг.

Ж_к = HCO₃ = 4.6.

Проверим по сумме катионов и анионов:

?С_к = ?С_а

3.61 + 1.45 + 0.54 = 4.6 + 0.7 + 0.28 (кремний не учитываем, т.к. он находится в коллоидной форме).

В результате получаем: 5.6 ? 5.58.

По определяющему катиону преобладает кальциевая жёсткость:

Ж_Са = 3.61 мг-экв/кг.

По определяющему аниону преобладает HCO₃^- вода относится к водам бикарбонатного класса.

Сумма анионов сильных кислот:

?А_ск(Cl ^- + SO₄^2- + NO₃^- + NO₂^-) = 0.28 + 0.7 + 0 + 0 = 0.98 мг-экв/кг.

1.2 Расчёт производительности ВПУ

Как известно, водоподготовительная установка (ВПУ) предназначена для восполнения потерь пара, конденсата, питательной воды в основном цикле АЭС.

Внутренние потери (нормируются ПТЭ и для АЭС, оборудованных реакторами типа РБМК, не должно первышать 0.5% паропроизводительности блоков):

Q_внутр = 0.5% D_пг = 0.00535800 = 87 т/ч.

Исходя из расчётов, производительность ВПУ по основному циклу составляет:

Q_обес = Q_внутр + Q_зап = 87 + 75 = 162 т/ч,

где Q_зап, т/ч - запас обессоленной воды (для АЭС мощностью 3000 МВт составляет 75 т/ч).

1.3 Обоснование метода и схемы подготовки воды

Выбор метода проводим по суммарному содержанию анионов сильных кислот в исходной воде. Т. к. в исходной воде ?А_ск = 0.98 мг-экв/кг (см. п. 1.1), что < 5 мг-экв/кг, то используем метод ионного обмена. Выбор конкретной схемы ионного обмена производят по типу реактора и на основание показателей качества воды. Для АЭС оснащённой РБМК предусмотрена трёх ступенчатая схема обессоливания.

Выбор предочистки ведём по Ж_к исходной воды. Т. к. Ж_к^исх = 5.1 мг-экв/кг, т.е. > 2 мг-экв/кг, то выбираем метод коагуляции FeSO₄ (сернокислое железо) с известкованием Ca(OH)₂.

1.4 Полное описание технологических процессов подготовки воды

Выбор схем и производительности водоподготовительных установок

Как правило, для всех электростанций на органическом топливе, имеющих давление пара перед турбиной 9 МПа и менее, применяются упрощенные методы химической очистки добавочной воды, для ТЭС высоких давлений и АЭС любых типов восполнение потерь пара и конденсата производится обессоленной водой, приготавливаемой методом химического обессоливания исходной маломинерализованной воды с применением ионитов в H- и OH-формах с учётом всех требований по защите окружающей среды или в испарительных установках, предназначенных для переработки высокоминерализованных вод. При восполнении потерь конденсата дистиллятом испарителей последние дополняются установкой для химического обессоливания добавочной воды с производительностью, определяемой типом и мощностью котла. Питательная вода испарителей должна соответствовать по качеству питательной воде котлов давлением до 4.0 МПа, работающих на твёрдом топливе. При питании испарителей химически очищенной водой с общим солесодержанием более 2000 мг/кг разрешается применение фосфатирования.

В табл. 1 приводятся основные схемы обработки вод различных типов и области их применения.

При выборе производительности водоподготовительных установок учитывается, что при нормальной производительности работающих котлов внутристанционные потери пара и конденсата не должны превышать 2% (без учёта потерь при продувках котлов, водных отмывках и химических промывках, обслуживании установок для очистки конденсата, деаэрации добавочной воды теплосети и резерва). Для электростанций с прямоточными котлами расчётную производительность водоподготовительной установки (ВПУ) увеличивают для блоков мощностью 200, 350 и 300 МВт - на 25 т/ч, 500 МВт - на 50 т/ч и 800 МВт - на 75 т/ч; для ТЭС с барабанными котлами и АЭС с реакторами ВВЭР - на 25 т/ч. При выборе производительности водоочистки для ТЭЦ с отдачей пара на производство необходимо учитывать потери конденсата на производстве, и на случай уменьшения возврата конденсата против расчётного предусматривать возможность при проектировании здания размещения дополнительных фильтров.

Таблица 1. Основные схемы обработки воды и области их применения

Схема обработки воды	Область применения
Na-катионирование NH4-Na-катионирование H-Na-катионирование Na-Cl-ионирование Химическое обессоливание методом раздельного H-OH-ионирования Химическое обессоливание в двух ступенях Химическое обессоливание в три ступени Схемы, перечисленные выше с предварительным известкованием, коагуляцией, фильтрованием Испарительные установки Совместное H-OH-ионирование (ФСД) Электродиализ	ТЭС и промышленные котельные установки с барабанными котлами низкого давления. Подготовка воды для подпитки теплосети То же с барабанными котлами среднего давления. Подготовка воды для испарителей ТЭС с барабанными котлами высокого давления без промперегрева. Дезактивация маломинерализованных растворов То же с промежуточным перегревом. ТЭС с прямоточными котлами высокого давления. Подготовка воды дл АЭС с ВВЭР ТЭС на сверхкритических параметрах пара. Подготовка воды для АЭС с РБМК Для поверхностных вод, когда требуется осветление, коагуляция, снижение щёлочности То же, что и для химического обессоливания с обескремниванием при высокой минерализации исходной воды. Дезактивация радиоактивно-загрязнённых вод высокой минерализации Доочистка добавочной воды (III ступень). Обессоливание турбинного конденсата ТЭС и АЭС Снижение солесодержания исходной высокоминерализованной воды до значения 200300 мг/кг в комбинированных схемах обессоливания добавочной воды

При использовании пара на разогрев мазута без возврата конденсата расчётное значение потерь для газомазутных станций принимается равным 0.15 т на 1 т мазута. Общее значение потерь пара и конденсата для АЭС, оборудованных реакторами типа ВВЭР, не должно превышать 1%, а для АЭС, оборудованных реакторами типа РБМК, - 0.5% паропроизводительности блоков.

В замкнутых системах теплоснабжения расчётный часовой расход подпиточной умягчённой деаэрированной воды принимается равным 1.0% объёма воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединённых к ним местных систем потребителей.

Очистка воды методами коагуляции и известкования

Назначением коагуляции является отчистка воды от коллоидных и грубодисперсных примесей в результате агломерации этих частиц с образованием макрофазы при вводе реагентов, называемых коагулянтами: Al₂(SO₄)₃ или FeSO₄. Процесс известкования осуществляется для снижения щёлочности исходной воды; при этом происходит снижение общей жёсткости и уменьшение её сухого остатка. При совмещении процессов коагуляции и известкования воды, когда pH 8.5, в качестве коагулянта применяют FeSO₄. При коагуляции как самостоятельной стадии обработки используются Al₂(SO₄)₃, при этом оптимальные значения pH и дозы коагулянта подбираются экспериментально, путём пробного коагулирования. Обычно дозировка находится в пределах 0.41.2 мг-экв/кг чистого безводного коагулянта. Обеспечение оптимальных значений pH достигается подкислением либо подщелачиванием, последнее производится обычно в паводковый период. Для интенсификации хлопьеобразования при коагуляции применяют добавки флокулянтов, например полиакриламида (ПАА), с дозой 0.11.0 мг/кг и повышают температуру обрабатываемой воды до 2530С. Данные по изменению показателей качества воды при коагуляции приведены в табл. 2. Схема коагуляционной установки с осветлителем представлена на рис. 2. Основные характеристики осветлителя для коагуляции даны в табл. 3.

Добавление к природной воде извести сопровождается протеканием ряда реакций:

Ca(OH)₂ Ca²⁺ + 2OH-;

CO₂ + 2OH- CO₃^2- + H₂O;

HCO₃- + OH- CO₃^2- + H₂O;

Ca²⁺ + CO₃^2- CaCO₃ ;

Mg²⁺ + 2OH- Mg(OH)₂ .

Таблица 2. Изменение показателей качества воды для коагуляции

Показатель качества воды	Изменения в процессе коагуляции
Окисляемость воды Кремнесодержание Общая жёсткость Жо Карбонатная жёсткость Жк Концентрация ионов HCO3- Некарбонатная жёсткость Жнк Углекислота свободная Концентрация ионов SO42- Концентрация ионов Ca2+, Mg2+, Na+, Cl-	Снижается на 5070% Коллоидная форма кремнекислоты удаляется на 6080%, концентрация растворённой формы не изменяется Не изменяется Уменьшается на значение, примерно эквивалентное дозировке коагулянта То же Увеличивается на значение, примерно эквивалентное дозировке коагулянта То же То же Не изменяется

Таблица 3. Основные характеристики осветлителей для коагуляции

Производительность, м3/ч	Диаметр, мм	Высота, мм	Масса, кг
			сухого	заполненного водой
100 150 230 350 450	7000 7300 9000 12 000 12 500	9900 6965 7650 11 650 8650	22 647 21 890 38 256 75 000 57 863	250 000 250 000 400 000 1 050 000 1 000 000

Жёсткость известкования воды в реальных условиях принимают следующие значения: некарбонатная

Ж_нк^исх + Д_к; общая 0.7 + Ж_нк^исх + Д_к,

где Д_к - доза сернокислого железа для коагуляции, мг-экв/кг; содержание грубодисперсных веществ менее 10 мг/кг. Расход 100%-ной извести, г/м³, вычисляется по формуле

S_CaO = 28 (Щ_исх + Ж_Mg + C_CO2 + C_Fe + Д_к + 0.25),

где Щ_исх, Ж_Mg, C_CO2, C_Fe - соответствующие концентрации примесей в обрабатываемой воде, мг-экв/кг; 0.25 - избыток извести, мг-экв/кг.

Общий вид осветлителей производительностью 4001000 м³/ч - на рис. 2. Подогрев воды перед осветлителем должен производиться до температуры 3040 С; во избежание нарушения взвешенного шламового слоя колебание температуры допускается не более 1 С.



Рис. 1. Схема коагуляционной установки с осветлителем: 1 - исходная вода; 2 - греющий пар; 3 - конденсат; 4 - осветлитель; 5 - бак коагулированной воды; 6 - насос коагулированной воды; 7 - насос взрыхляющей воды; 8 - механический фильтр; 9 - адсорбционный фильтр; 10 - осветлённая вода; 11 - сброс промывочной воды; 12 - сброс первого фильтрата; 13 - бак сброса промывочных вод; 14 - насос возврата промывочных вод в осветлитель; 15 - дренаж; 16 - техническая вода; 17 - горячая вода; 18 - сжатый воздух; 19 - бачок постоянного уровня; 20 - ячейка мокрого хранения коагулянта; 21 - насос раствора коагулянта; 22 - расходный бак коагулянта; 23 - насосы-дозаторы раствора коагулянта; 24 - воздушный колпак; 25 - ввод хлора; 26 - ввод кислоты и щёлочи для корректировки pH

Продувочная вода осветлителей может отводится: а) в систему гидрозолоудаления; б) на нейтрализацию кислых стоков (при pH выше 9); в) на шламоотвал с возвратом осветлённой воды из шламоотвала в баки повторного использования промывочных вод механических фильтров; г) в отстойники периодического действия с повторным использованием осветлённой воды; д) в устройства для обезвоживания шлама. Возврат осветлённой воды по пунктам «в» - «д» принимается равным 75% количества продувочной воды осветлителей.

Осветлители располагаются обычно вне здания водоподготовки и покрываются тепловой изоляцией. Осветлители надстраиваются отапливаемым и вентилируемым шатром с естественным освещением, а нижние утеплённые павильоны должны соединяться между собой и со зданием водоочистки. Осветлители для коагуляции должны иметь внутренние антикоррозионные покрытия. Дозирование известкового молока, растворов коагулянтов и ПАА осуществляется насосами-дозаторами.

Обработка воды методами ионного обмена

Обработка воды методами ионного обмена осуществляется путём фильтрования воды через слой ионита - высокомолекулярного синтетического вещества, способного поглощать из обрабатываемой воды ионы загрязняющих примесей и отдавать в раствор эквивалентное количество других ионов, введённых предварительно в состав ионита. Ионообменные материалы, способные к обмену катионами, называют катионитами и используют при обработке воды в исходных H-Na- и NH₄-формах; анионит, способный к обмену анионами, используется обычно в OH-форме и реже в Cl-форме. При написании химических реакций иониты обозначаются в виде RNa, RH, RNH₄, ROH, где R - сложный органический комплекс катионита или анионита, практически нерастворимый в воде и растворах кислот, щелочей, солей.

Реакции ионного обмена протекают по уравнениям типа:

2RNa + Ca²⁺ R₂Ca + 2Na⁺;

RH + Na⁺ RNa + H⁺;

2RNH₄ + Mg²⁺ R₂Mg + 2NH₄⁺;

2ROH + SO₄^2- R₂SO₄ + 2OH-;

RCl + HCO₃- RHCO₃ + Cl- и т.п.

В процессе фильтрования раствора через слой ионита последний насыщается поглощёнными ионами. Для восстановления обменной способности проводится регенерация ионита - процесс, обратной основному, например при Na-катионировании:

R₂Ca + nNa⁺ 2RNa + Ca²⁺ + (n-2) Na⁺,

где n - величина, учитывающая избыток регенерирующего вещества против его стехиометрического количества, определяющая полноту регенерации ионита.

Избыток регенерирующего вещества и продукты регенерации переходят в сточные воды собственных нужд ВПУ. С позиций защиты окружающей среды от вредных сбросов и экономичности величина n должна быть минимальной, что определяет направление в оптимизации ионообменной технологии.

Обменная ёмкость ионитов определяется количеством ионов в грамм-эквивалентах, которое может быть сорбировано из воды 1 м³ ионита. Различают полную обменную ёмкость Е_п, характеризующую полную замену обменивающихся ионов к моменту выравнивания концентрации удаляемых ионов в исходном и обработанном растворах, и рабочую обменную ёмкость (ёмкость до проскока) Е_р, составляющую часть полной и характеризующую количество грамм-эквивалентов, извлечённых из воды 1 м³ ионита до того момента, когда остаточное содержание иона в обработанной воде достигает допустимого значения, называемого проскоком.

Полный цикл ионитного фильтра (рис. 3) включает рабочий период эксплуатации фильтра и период его регенерации, состоящий из взрыхления, пропуска регенерационного раствора и отмывки. Фильтрование воды должно производиться со скоростью 1530 м/ч для фильтров I ступени (для фильтров с ионитом АН-31 менее 20 м/ч), 4060 м/ч для фильтров II ступени, а также ФСД с внутренней регенерацией и около 100 м/ч для фильтров сешанного действия с выносной регенерацией, устанавливаемых на БОУ. Потеря напора для фильтров I ступени - 0.060.1 МПа, для фильтров II ступени - 0.120.15 МПа, для ФСД - 0.150.25 МПа.

Взрыхление имеет целью разрыхлить слой ионита перед регенерацией и удалить измельчившиеся частицы ионитов. Интенсивность взрыхления а составляет 35 л/(см²) при длительности 1530 минут. Воды взрыхления сбрасываются в бак осветлённой воды.

Регенерация Na-катионита производится 58%-ным раствором NaCl, H-катионита - 12%-ным раствором H₂SO₄ или с нарастающей (для КУ-2) до 6% концентрацией, NH₄-катионита - 5%-ным раствором NH₄Cl и OH-анионита - 4%-ным раствором NaOH. Скорость пропуска раствора H₂SO₄ должна составлять 10 м/ч во избежание «гипсования» катионита, для остальных регенерация растворов - 45 м/ч.

Отмывка водой осуществляется для удаления из фильтра избытка регенерационного раствора и продуктов регенерации, проводится при скорости 45 м/ч в течение 45120 минут со сбросом «хвостовых» порций в бак осветлённой воды.

Na-катионирование применяется для удаления солей жёсткости из обрабатываемой воды, а при совмещении процессов H- и Na-катионирования можно получить воду с остаточной щёлочностью 0.20.8 мг-экв/кг.

Na-катионирование рекомендуется применять для осветлённой и артезианской воды, если не требуется снижение щёлочности и допустимо увеличение солесодержания воды, рассчитываемое по формуле:

S_Na = S_и.в. + 2.96Ж_Ca + 10.84Ж_Mg,

где S_Na, S_и.в. - солесодержание Na-катионированной и исходной воды.

Для экономии регентов и получения воды с остаточной жёсткостью менее 0.02 мг-экв/кг следует применять двухступенчатое Na-катионирование. Во всех случаях подготовки воды для котлов среднего и высокого давлений установка фильтров II ступени является обязательной.

Совместное H-, Na-катионирование применяется применяется для котлов низкого и среднего давлений в тех случаях, когда высокая щёлочность умягчённой воды (11.5 мг-экв/кг) является допустимой.

Последовательное H-, Na-катионирование с подкислением и декарбонизацией даёт возможность получить глубокоумягчённую воду с остаточной щёлочностью 0.20.5 мг-экв/кг.

Последовательное H-, Na-катионирование рекомендуется применять при суммарном содержании в исходной воде сульфатов и хлоридов более 7 мг-экв/кг, щёлочность обработанной воды составляет 0.50.8 мг-экв/кг.

При одноступенчатом Na-катионировании удельный расход соли b_NaCl принимается равным 200250 г./г-экв. При двухступенчатом Na-катионировании: для фильтров I ступени b_NaCl = 100200 г./г-экв, для фильтров II ступени b_NaCl = 300400 г./г-экв, корректируется по графикам.

Количество серной кислоты для регенерации H-фильтров принимают в пределах 90150 г./г-экв в зависимости от содержания хлоридов и сульфидов в исходной воде.

«Голодная» регенерация H-катионитных фильтров используются в тех случаях, когда требуется разрушение бикарбонатной щёлочности до остаточных значений 0.71.5 мг-экв/кг при неизменной некарбонатной жёсткости. Схему с «голодной» регенерацией b_H2SO4 = 49 г./г-экв рекомендуется применять при обработке вод бикарбонатного класса.

Параллельное и совместное NH₄-Na-катионирование применяется для уменьшения так называемой «условной» остаточной щёлочности котловой воды до 0.30.7 мг-экв/кг за счёт разложения аммонийных солей, когда нежелательно применение H-катионирования, требующего антикоррозионной защиты фильтровального оборудования. NH₄-катионирование не применимо в тех случаях, когда загрязнение пара NH₃ и CO₂ вызывает аммиачную коррозию медных и алюминиевых сплавов в пароконденсатном тракте.

Схема NH₄-Na-катионирования рассчитывается аналогично схемам H-Na-катионирования. Ёмкость поглощения сульфоугля до проскока жёсткости (Е_р) для схем H-, Na- и NH₄-катионирования находятся в пределах 250300 г.-экв/м³, для катионита КУ-2 - 600800 г.-экв/м³.

2. Выбор и обоснование ВХР

Нормирование водного режима АЭС различных типов осуществляется на основании отраслевых стандартов или руководящих технических материалов (РТМ). Эксплуатационные нормы качества теплоносителя реакторов РБМК при использовании бескоррекционного водного режима приведены в табл. 8, при этом качество питательной воды одноконтурных АЭС поддерживается таким же, как для прямоточных котлов при нейтральном водном режиме.

Таблица 8. Предельные нормы водного режима реакторов РБМК одноконтурных АЭС

Показатели качества воды реакторов РБМК	Нормируемые величины
Общая жёсткость, мкг-экв/кг	5
Хлориды, мкг/кг	100
Фториды, мкг/кг	100
Кремниевая кислота в пересчёте на SiO2, мкг/кг	1000
Соединения меди в пересчёте на Cu, мкг/кг	50
pH	6.5 - 8.0
Радиоактивно-загрязняющие примеси, Ки/кг	10-4

К основным мероприятиям по поддержанию нормируемых показателей водно-химического режима мощных энергоблоков ТЭС и АЭС относятся:

1) предпусковая подготовка оборудования;

2) постоянная продувка контуров циркуляции при установившихся режимах и усиленная продувка во время переходных режимов;

3) обессоливание потока турбинного конденсата;

4) обессоливание и обескремнивание добавочной воды;

5) деаэрация турбинного конденсата и питательной воды (исключая режимы с дозировкой кислородсодержащих соединений);

6) автоматическая дозировка добавок, корректирующих водный режим;

7) проведение эксплуатационных отмывок (дезактивации) оборудования;

8) консервация оборудования во время простоев;

9) антикоррозионное покрытие оборудования конденсатно-питательного тракта.

Для оборудования контуров, полностью изготовленных из коррозионно-стойких сплавов, предпусковая подготовка оборудования включает:

а) тщательное соблюдение мер предосторожности от попадания загрязнений при монтаже;

б) индивидуальную промывку каждого технического узла (канала) обессоленной водой;

в) промывку контуров обескислороженной обессоленной водой с доведением качества воды до пусковых норм;

г) горячую промывку контура при температуре 150-160С с периодической максимальной продувкой и подпиткой добавочной водой.

При эксплуатации АЭС отложения радиоактивно-загрязняющих примесей на поверхностях оборудования и помещений затрудняют обслуживание и ремонт. Тип применяемых для дезактивации растворов, последовательность их использования, температурные условия выбирают на основе коэффициентов дезактивации, степени коррозионного воздействия на основные конструкционные материалы, количества образующихся сбросных радиоактивных вод, возможность концентрирования активности, дефицитности реагентов, их стоимости. Наибольший эффект дезактивации достигается при одновременном воздействии химических и физических факторов (паровая эмульсия с дезактивирующим раствором, ультразвук, анодное травление). Одним из возможных является многостадийный процесс дезактивации с использованием растворов:

1) щелочного окислительного, содержащего 10 г/кг KOH (NaOH) и 5 г/кг KMnO₄;

2) кислотных восстановительных, содержащих:

а) 10 г./кг H₂C₂O₄ и 1 г/кг HNO₃ или

б) 30 г./кг H₂C₂O₄.

После каждой стадии проводится тщательная водная отмывка, на завершающем этапе которой в раствор добавляется H₂O₂ - 200 мг/кг.

Для дезактивации можно рекомендовать также композицию, состоящую из органической (щавелевой) кислоты - 3 г/кг и трилона Б - 0.5 г./кг, которая сокращает число стадий промывки и количества сбросных вод.

На атомных электростанциях с реакторами типов РБМК очистка радиоактивно-загрязнённых вод производится на установках, входящих в состав системы, называемой условно спецводоочистой (СВО), особенности проектирования и эксплуатации которой связаны с необходимостью сооружения биологической защиты, жёстким требованиям к минимизации объёма высокоактивных сбросов собственных нужд, потребностью в периодической дезактивации водоочистного оборудования (особенно при проведении ремонтных работ), наличием специальных газовых сдувок и т.п. Типы установок, входящих в состав спецводоочистки АЭС с РБМК, представлены в табл. 9.

Таблица 9. Классификация установок спецводоочистки АЭС с РБМК

Тип обрабатываемой воды	Обозначение установки на АЭС
Очистка воды реактора	СВО-1
Очистка борсодержащего концентрата	-
Очистка трапных вод	СВО-4
Очистка вод бассейнов выдержки и перегрузки	СВО-2
Очистка воды контура СУЗ	СВО-3
Очистка воды парогенераторов	-
Очистка малосолевых вод	СВО-5
Очистка вод взрыхления	СВО-6

Кроме перечисленных установок, спецводоочистка АЭС включает узлы приготовления регенерационных растворов, узлы дезактивации, хранилище жидких отходов. На АЭС любых типов также эксплуатируются установки для обработки нерадиоактивных вод, аналогичные установкам ТЭС. Такие как установка приготовления добавочной питательной воды, конденсатоочистка, установки по очистке стоков маслохозяйства, площадки трансформаторов, установка приготовления воды для подпитки теплосети и временной котельной.

На АЭС с РБМК производительность СВО-1 составляет 2-5% паропроизводительности кипящего реактора и для реактора РБМК-1000 находится в пределах 110-280 м³/ч. Из условий снижения термолиза при однократном длительном использовании ионообменных смол и фильтрующих материалов температура исходной реакторной воды перед очисткой снижается в охладителях и рекуперативных теплообменниках с 285 до 30С и под полных давлением контура подаётся в фильтры СВО-1. При расчёте схем и выборе оборудования учитывается возможность установки фильтров в одну, что экономичнее, или в две нитки, что обеспечивает большую маневренность.

Очистка воды бассейнов выдержки и перегрузки (СВО-2 на АЭС с РБМК) осуществляется для обеспечения её оптических свойств, позволяющих под толщей воды производить манипуляции с топливными кассетами. С учётом допустимого содержания продуктов коррозии железа 0.5 мг/кг очистка воды бассейна проводится периодически с использованием намывного перлитного или намывного ионитного фильтра поверхностью фильтрования 10 м².

Очистка воды контура СУЗ (СВО-3) от продуктов коррозии, масел, газов и растворённых веществ, поступающих с присосами охлаждающей воды в теплообменники, происходит на установке производительностью 10 м³/ч, включающей намывной перлитный фильтр, катионитный и анионитный фильтры с однократным использованием смол и фильтр-ловушку.

Установка переработки трапных вод (СВО-4) сооружается для очистки низкоактивных вод с высоким солесодержанием, представляющих собой отработанные дезактивационные растворы, обмывочные воды, регенерационные воды фильтров спецводоочистки и конденсатоочистки, сбросные растворы радиохимической лаборатории, вод спецпрачечных, душевые воды санпропускников и т.п. Наибольшим постоянством расхода (6 - 10 м³/ч) и составом используемых детергентов (моющие средства, поверхностно-активные вещества) характеризуются стоки спецпрачечных и санпропускников, расход которых составляет до 30 - 60% общего количества трапных вод. Трапные воды после переработки направляются для повторного использования, сокращая общее количество жидких стоков АЭС, а дебалансные воды могут быть сброшены в канализацию при суммарной их активности не более 310^-10 Ки/кг, что требует применения универсальной схемы дезактивации воды.

Очистка малосолевых вод организованных протечек (СВО-5), включающая дренажи реакторного зала, машинного зала и эжекторов, вод опорожнения контуров с суммарным расходом 100 м³/ч, осуществляется по схеме, аналогичной очистке воды контура СУЗ. Расчётный ресурс работы ионитных фильтров составляет 80 тыс. относительных объёмов.

Очистка вод взрыхления и промывочных вод (СВО-6) с учётом «залповых» сбросов проектируется на производительность 100 м³/ч и осуществляется в намывных перлитных фильтрах, регенерируемых H- и OH-фильтрах и в ФСД с внутренней регенерацией.

Фильтры, перерабатывающие средне- и высокоактивные растворы, устанавливается в боксах и комплектуются арматурой с дистанционным приводом, управляемой со щита СВО. Оборудование для переработки малоактивных вод может находится в полуобслуживаемом помещении или в обслуживаемом помещении с защитой фильтров кожухом и заполнением пространства чугунной дробью.

3. Описание потоков конденсатов и схемы технического водоснабжения

Конденсат турбин является основной составляющей питательной воды ядерной установки, поэтому очистка конденсата является по существу и очисткой питательной воды.

Конденсатоочистки предназначены для удаления из воды продуктов коррозии, количество которых особенно велико при пуске блока, и водорастворимых веществ, включая углекислый газ. Коэффициент обезжелезивания конденсатоочистки около 5, коэффициент обессоливания не менее 10.

Конденсатоочистки компонуются с турбинами и обеспечивают очистку всего потока конденсата турбины и греющего пара подогревателей (основного конденсата блока).

Основной конденсат подаётся на механические фильтры для удаления продуктов коррозии. В качестве фильтрующего материала в механических фильтрах используются катионит КУ-2-8 или сульфоуголь. Первый является более устойчивым против механического истирания и радиолиза, второй - более дёшев и менее дефицитен.

Механический фильтр при загрязнении и росте перепада давления до 0.25 МПа промывают восходящим потоком воды с интенсивностью около 0.003 м³/(м²с) (10 м/ч). Взрыхлять фильтрующий материал сжатым воздухом перед промывкой не рекомендуется во избежание поступления продуктов коррозии в нижнюю часть фильтрующего слоя и последующего их вымывания.

Периодически предусматривается обработка фильтрующего материала кислотой в узле выносной регенерации для более полного удаления окислов железа и восстановления обменной способности при использовании механических фильтров в качестве катионообменных. При значительном измельчении фильтрующего материала и непригодности его для дальнейшей работы предусматривается удаление его пневмогидротранспортом на захоронение в ХЖО.

Предусматривается байпасирование механических фильтров и в целом конденсатоочистке при снижении её пропускной способности. Однако подача воды по байпасам должна рассматриваться как отступление от нормального ведения ВХР блока, и должны приниматься меры по восстановлению пропускной способности фильтров конденсатоочистки.

Очищенный от продуктов коррозии конденсат поступает на ионитные фильтры смешанного действия, загруженные смесью катионита и анионита в соотношении 1:1 или 1:2. Если учесть, что при нейтральном водном режиме принимаются меры по удалению из конденсата CO₂ и карбонатов, то второй вариант загрузки является предпочтительным.

При истощении фильтрующего материала ФСД восстанавливают его обменную ёмкость в узле выносной регенерации. Перегрузку ионитов в фильтры-регенераторы и обратно в ФСД осуществляют пневмогидротранспортом. Для получения определённого уровня воды в фильтре перед взрыхлением фильтрующего материала сжатым воздухом опорожнение фильтра производят через перевёрнутую U-образную петлю, верхняя точка которой расположена примерно на 100 мм выше уровня фильтрующего материала. При невозможности восстановления обменной ёмкости ионитов фильтрующий материал удаляют на захоронение и заменяют свежим.

На данной АЭС турбинный конденсат представляет собой чистый поток t = 25-45С, возможно лишь содержание NH₃, СО₂, следы О₂, продукты коррозии. При нарушении гидравлической плотности конденсаторных трубок в конденсате может резко возрасти солесодержание и жёсткость.

Очистка конденсатов данной АЭС:

1. Очистка турбинных конденсатов на БОУ.

Схема БОУ осуществляет очистку всего потока конденсата от взвешенных и растворенных примесей, имеет высокую единичную производительность. На первой стадии очистки применяют насыпные фильтры для очистки от механических загрязнений, загруженные катионитом КУ-2; на второй стадии БОУ установлены ФСД с выносной регенерацией, такая конструкция ФСД позволяет развивать высокие скорости фильтрования до 100 м/ч. Иногда ФСД заменяют ступенью Н и ОН фильтров.

2. Очистка зажелезенных конденсатов.

Практически каждый поток конденсата содержит оксиды Fе, Cu, Zn и других продуктов коррозии. Для их удаления используют катионит КУ-2 (до t = 110С), намывные целлюлозные фильтры, а также электромагнитные фильтры, способные работать практически при любой температуре конденсата.

3. Очистка возвратных конденсатов.

Для удаления продуктов коррозии из возвратных конденсатов применяем осветлительные фильтры, загруженные катионитом КУ-2 при температуре до 100С. Для обезмасливания конденсатов используем фильтры, загруженные вспененными полимерными материалами (типа пенополиуретана). Для приёма производственного конденсата устанавливаем два бака на двухчасовой возврат каждый.

4. Расчёт и описание схемы технического водоснабжения

Основными потребителями технической воды на тепловых и атомных станциях являются конденсаторы паровых турбин, которые используют охлаждающую воду для конденсации пара. Кроме того, техническая вода используется в маслоохладителях турбин и вспомогательного оборудования, в охладителях водорода статоров электрогенераторов, в системах охлаждения подшипников, вспомогательных механизмов и т.д.

Исходной водой для ХВО ТЭС обычно является вода из системы технического водоснабжения.

Принимаем конденсацию пара в конденсаторе как основную статью расхода воды. Количество воды подсчитывается таким образом (принимаем, что на данной АЭС установлены три турбоагрегата К-1000-60/1500 с расходом технической воды по 166000 м³/ч):

G_тв = 3*166000 = 498000 м³/ч.

Оценить потребность станции в технической воде по табл. 10.

Таблица 10. Потребление технической воды на станции

№ п/п	Потребление технической воды на процессы	Расход воды
		%	м3/ч
1	Конденсация пара в конденсаторах турбин	100	498000
2	Охлаждение водорода, воздуха, конденсата статора электрогенераторов и крупных электродвигателей	4.0	19920
3	Охлаждение подшипников вспомогательных механизмов	1.0	4980
4	Охлаждение масла турбоагрегата и питательных насосов	2.0	9960
5	Потребление воды бассейнами выдержки и перегрузки топлива, спринклерными устройствами реакторной установки АЭС	1	4980
Всего:	540330

В связи с тем, что вблизи АЭС отсутствует пруд-охладитель и река, целесообразна система технического водоснабжения с градирнями, так как градирни характеризуются большой производительностью и компактностью.

Градирни - теплообменные устройства с испарительными или поверхностными теплообменниками. Наибольшее распространение получили испарительные пленочные градирни башенного типа, меньшее - открытого типа и вентиляторные.

Охлаждение циркуляционной воды происходит в основном за счёт ее частичного испарения и конвективного теплообмена с воздухом. Охлаждаемая вода в оросительном устройстве градирни разбрызгивается, стекает по асбоцементным плитам в виде пленки в бассейн, омываясь воздухом. За счет большой поверхности контакта водной пленки с воздуховодом пленочные градирни имеют меньшую удельную площадь при равной охлаждающей способности.

Принимаем башенные градирни с пленочными оросителями, в которых вытяжные башни из монолитного железобетона гиперболической формы (плотность оросителя - 18000 м²; производительность - 80500180000 м³/ч; высота - 180 м; основание - 140; устье - 105 м).

Подача технической воды на градирни осуществляется шестью насосами (по одному насосу на конденсатор, т.е. по два насоса на турбину). Расход технической воды на каждый из насосов:

G = G_тв/6, м³/ч,

G = 498000/6 = 83000 м³/ч.

По таблицам выбираем стандартный больший насос - ОПВ10-260 (подача - 117000 м³/ч; напор - 19 м; допустимый кавитационный запас - 14 м. вод. ст.; n_нач - 214 об/мин; мощность насоса - 7400 кВт; КПД (номинальный режим) - 86%; габариты - 6.3414.3 м; масса - 90 т).

Литература

водоподготовительный конденсат ионный установка

1. Перспективы развития атомной энергетики России в XXI в. // Теплоэнергетика. - 2000. - №10. С. 14-18.

2. Водоподготовка и водно-химические режимы теплоэлектростанций: Учебно-методическое пособие для студентов дневной и заочной формы обучения специальности 1-43 01 04 «Тепловые электрические станции» и 1-43 01 05 «Промышленная теплоэнергетика» / В.А. Чиж, Н.Б. Карницкий. - Мн.: БНТУ, 2004. - 100 с.

3. Тепловые и атомные электростанции: Справочник / Под общей редакцией В.А. Григорьева и В.М. Зорина. - М.: Энергоиздат, 1982. - 624 с., ил. - (Теплоэнергетика и теплотехника).

4. Кузнецов И.Н. Подготовка и оформление рефератов, курсовых и дипломных работ. - Мн.: ООО «Сэр-Вит», 2000. - 256 с.

5. Новодережкин Р.А. Насосные станции технического водоснабжения тепловых и атомных электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 264 с.: ил.

6. Коростелев Д.П. Водный режим и обработка радиоактивных вод атомных электростанций: Учеб. Пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1983 - 240 с.

Размещено на Allbest.ru