Результаты проведения химической промывки парогенераторов энергоблока № 2 Армянской АЭС в период ППР-2008

Анализ технологический схемы химической промывки парогенераторов и привязки инжектора к станционным системам. Исходный состав промывочного раствора в парогенераторе. Анализ результатов химических анализов промывочного раствора 2ПГ-5 в ППР-95 и ППР-2008.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 15.01.2019
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫВКИ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ ЭНЕРГОБЛОКА №2 АРМЯНСКОЙ АЭС В ПЕРИОД ППР-2008

С.И. Брыков, Ю.В. Харитонов, Л.А. Сиряпина, Г.П. Кузнецова

ОКБ «ГИДРОПРЕСС», г. Подольск, Россия

М.Г. Варданян, Р.М. Григорян, А.Г. Хачатрян

Армянская АЭС, г. Мецамор, Армения

Введение

Одной из основных проблем водно-химического режима второго контура АЭС с ВВЭР является поступление продуктов коррозии конструкционных материалов из конденсатно-питательного тракта в парогенератор (ПГ) с последующим осаждением их на теплообменной поверхности трубного пучка. Под образующимися отложениями возникает язвенная, питтинговая коррозия металла труб, в отложениях накапливаются коррозионно-активные примеси (хлориды, сульфаты), вызывающие коррозионное растрескивание нержавеющей стали 08Х18Н10Т - конструкционного материала теплообменных труб ПГ. По мере роста удельной поверхностной загрязненности отложения могут отслаиваться и накапливаться на нижней образующей корпуса парогенератора вплоть до полного заполнения межтрубного пространства нижних рядов труб.

Проведение периодических химических промывок для поддержания чистоты поверхностей теплообменных труб со стороны второго контура является одним из методов сохранения целостности третьего защитного барьера («границы давления теплоносителя»), обеспечения безопасной эксплуатации парогенераторов и энергоблока в целом.

По химическому составу образующиеся отложения на 70-90 % состоят из оксидов железа и меди, а также включают незначительные количества соединений Zn, Ni, Mn, Co, Cr, входящих в состав конструкционных материалов оборудования конденсатно-питательного тракта, и примесей, поступающих с присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин: Ca, Mg, Si и др.

Наличие соединений меди в отложениях усиливает действие коррозионно-активных ионных примесей под отложениями и способствует образованию трещин вплоть до сквозного повреждения металла труб. Поэтому удаление отложений меди является одной из основных задач химической промывки.

Присутствие в отложениях значительного процентного количества медьсодержащих соединений усложняет технологию химической промывки из-за противоположных требований к удалению железосодержащих и медьсодержащих соединений:

-для удаления окислов железа требуется восстановительная среда, низкая величина рН и высокая температура (около 100°С);

-для удаления окислов меди требуется окислительная среда, высокая величина рН и низкая температура (около 30°С).

Схема для проведения химической промывки парогенераторов энергоблоков с ПГВ-440 на АЭС не была предусмотрена проектом. В процессе эксплуатации по мере необходимости создавались «штатные» схемы промывки, которые включали в себя:

- имеющиеся на АЭС баки-мешалки узлов дезактивации для приготовления химических растворов;

- инжекторные устройства для подачи промывочного раствора, пара и сжатого воздуха в парогенератор и для циркуляции раствора в нём;

- линии подачи, дренирования и отбора проб промывочных растворов.

Рецептура растворов основывалась на опыте химической очистки котлов ТЭС [1], применение минеральных кислот исключалось из-за коррозионной агрессивности к металлу. Наиболее перспективными для целей очистки считались комплексоны и органические кислоты, поэтому в состав промывочного раствора вошла этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТК) или Трилон Б, а также аммиак, щавелевая или лимонная кислоты, в качестве окислителя использовались перекись водорода или сжатый воздух. Промывка проводилась в несколько этапов (до 5 этапов) с промежуточным дренированием раствора и требовала много времени.

В 1995 г. на Армянской АЭС, после длительного останова энергоблока №2, перед пуском химической промывке подвергли сразу все шесть парогенераторов. В качестве моющего раствора была применена «штатная» рецептура на основе ЭДТК. Для создания необходимой величины рН использовались аммиак и щавелевая кислота [2].

В 1996 - 2000 гг. были проведены комплексные исследования рядом организаций (НИТИ им. А.П. Александрова, ОКБ «Гидропресс», ФЭИ им. академика А.И. Лейпунского, ВНИИАЭС) по подбору рецептуры и совершенствованию технологии химической промывки парогенераторов для АЭС с ВВЭР [3, 4]. Была предложена модернизированная технология химической промывки с изменением состава применяемых химических реагентов. Модернизированная технология имеет большую технологичность и эффективность и внедрена на российских энергоблоках (энергоблоки НВАЭС, БлкАЭС и ВАЭС) с применением следующих реагентов:

- ацетат аммония, аммиак, перекись водорода для удаления медьсодержащих отложений;

- ЭДТК, ацетат аммония, гидразин-гидрат для удаления железосодержащих отложений.

Поэтому, для промывки парогенераторов блока №2 Армянской АЭС в период

ППР-2008 было принято согласованное решение об использовании модернизированной технологии.

Технология химической промывки

Технология химической промывки парогенераторов блока №2 Армянской АЭС в ППР-2008 предусматривала следующие основные положения:

- химическая промывка каждого ПГ проводилась при «холодном» состоянии энергоблока в три этапа: первый этап - удаление соединений меди, второй этап - удаление соединений железа, третий этап - доудаление соединений меди и пассивация;

- использовалась технологическая схема химической промывки ПГ, примененная в 1995 г. (представлена на рис. 1). Промывочный раствор приготавливался в баках-мешалках узла дезактивации. Подача промывочного раствора осуществлялась по штатной схеме до бокса ПГ, а в пределах бокса - от временного коллектора по временным трубопроводам к штуцеру технологической крышки люка-лаза парогенератора.

- люк-лаз ПГ уплотнялся технологической крышкой, на которой с внутренней стороны устанавливался пароводяной инжектор. Подачу промывочного раствора, пара, сжатого воздуха в промываемый ПГ и отбор проб осуществляли через штуцеры на технологической крышке.

- для организации циркуляции промывочного раствора внутри ПГ на этапе удаления соединений меди (первый и третий этапы промывки) осуществлялась подача сжатого воздуха давлением 0,6-0,8 МПа (6-8 кгс/см2) и на этапе удаления соединений железа (второй этап) циркуляция раствора и одновременный подогрев осуществлялись подачей пара давлением 0,5-0,6 МПа (5-6 кгс/см2).

Ориентировочная продолжительность промывки на первом и третьем этапах 4-6 часов, на втором этапе 6-8 часов без учета времени на заполнение ПГ растворами и дренирования отработанных растворов. После каждого этапа проводилась промывка внутренних полостей парогенератора конденсатом. После окончания химической промывки выполнялась водно-механическая очистка межтрубного пространства, нижней образующей корпуса и «карманов» коллекторов на каждом парогенераторе.

Рис. 1 Технологическая схема химической промывки ПГ и привязки инжектора к станционным системам

По результатам химического контроля проб промывочного раствора при дренировании после каждого этапа (по ним рассчитывается количество удаленных с промывочным раствором окислов железа и меди) и данных исходной и остаточной удельной загрязненности теплообменной поверхности выполнялась оценка эффективности проведенной химической промывки.

Исходный состав растворов в ПГ при проведении трехэтапной химической промывки ПГ растворами на основе ацетата аммония (при средней расчетной удельной загрязненности поверхностей теплообменных труб - 150 г/м2 и содержании в отложениях железа - 80 %, меди - 20 %) заложен в Программе химической промывки парогенераторов блока №2 ААЭС по второму контуру на остановленном оборудовании и был выдержан в процессе промывки всех шести парогенераторов, данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Исходный состав промывочного раствора в парогенераторе

Наименование

Этапы

I этап

(удаление соединений меди)

II этап

(удаление соединений железа)

III этап

(доудаление соединений меди и пассивация)

ЭДТК, г/кг

-

28-30

-

Ацетат аммония, г/кг

12-15

14-15

3-5

Перекись водорода, г/кг

3-5

-

3-5

Гидразин-гидрат, г/кг

-

2,5-3,0

-

Исходная величина рН раствора

(корректировка аммиаком)

10,0-10,5

5,0-5,5

10,0-10,5

Температура раствора при проведении промывки, оС

20-30

80-95

20-40

Примечание:

Оптимальное соотношение компонентов ЭДТК:NH4Ac:N2H4 в промывочном растворе второго этапа 1:0,5:0,1.

Результаты химической промывки в период ППР-2008

Химическая промывка всех 6-ти парогенераторов энергоблока №2 Армянской АЭС была проведена в период с 15.09.2008 г. по 05.10.2008 г. при непосредственном участии и техническом руководстве сотрудников ОКБ «ГИДРОПРЕСС».

По окончании дренирования химического раствора после третьего этапа промывки парогенератор заполнялся химобессоленной водой с последующим её дренированием. Затем выполнялась промывка межтрубного пространства и полостей «карманов» коллекторов ПГ «чистым» конденсатом с помощью брандспойта со сливом воды через обрезанные штуцера Ду25 в бокс ПГ. После окончания дренирования и водно-механической очистки в каждом парогенераторе проводился контроль состояния внутренних поверхностей: определялась остаточная удельная загрязненность труб и оценивалось коррозионное состояние с использованием средств фото- и видеосъемки, а также эндоскопов. При контроле установлено, что в межтрубном пространстве, на нижней образующей корпуса и полостях «карманов» парогенераторов шлам отсутствовал.

В таблице 2 приведены результаты химической промывки парогенераторов по количеству удаленных из каждого парогенератора отложений и по снижению удельной загрязненности теплообменных труб.

парогенератор промывка химический

Таблица 2

Количество отложений, удаленных из парогенераторов, и оценочные результаты снижения удельной загрязненности труб в каждом ПГ

Показатель

Парогенератор

2ПГ-1

2ПГ-2

2ПГ-3

2ПГ-4

2ПГ-5

2ПГ-6

Количество окислов меди, кг

16

22,5

22

22

23,6

21

Количество окислов железа, кг

700

428,5

542

266

378

550

Суммарное количество окислов, кг

716

451

564

288

401,6

571

Исходная удельная загрязненность при контроле верхнего ряда труб, г/м2

93-110

112

100-111

100-110

105-110

100-110

Снижение удельной загрязненности труб по результатам промывки, г/м2

286

180

226

115

161

228

Как видно из таблицы, после проведения химической промывки из парогенераторов было вымыто от 288 до 716 кг окислов, из которых 5-10% состоят из окислов меди. Исходная удельная загрязненность теплообменной поверхности контролировалась по верхнему ряду труб.

Большее количество удаленных отложений по отношению к исходной загрязненности связано с неравномерностью отложений по высоте трубного пучка. В середине и глубине трубного пучка загрязненность выше, чем на верхних рядах контролируемых труб.

Остаточная удельная загрязненность теплообменных труб ПГ после проведения химической промывки составила менее 25 г/м2, что соответствует требованиям документа «Парогенератор ПГВ-4Э. Инструкция по эксплуатации» 180-И-029.

Сравнение результатов химических промывок в периоды ППР-95 и ППР-2008

Сравнение результатов химических промывок парогенераторов энергоблока №2 Армянской АЭС в периоды ППР-95 и ППР-2008 выполнено на примере парогенераторов ПГ-3 и ПГ-5.

Для удаления медьсодержащих отложений в ППР-95 на первом и третьем этапах использовался раствор на основе ЭДТК, перекиси водорода и аммиака. Требуемая величина рН должна была составлять 10,0 - 10,5, а фактически находилась в пределах от 8,7 до 10,1 (см. табл. 3 и 4), температура промывочного раствора 25 - 30°С. Для удаления железосодержащих отложений на втором этапе в бак-мешалку узла дезактивации дополнительно загружалась щавелевая кислота. Требуемая величина рН должна была составлять 3,5 - 4,0, а фактически находилась в пределах от 4,3 до 7,2 (см. табл. 3 и 4), температура промывочного раствора 40-60°С. Достижение требуемой температуры промывочного раствора в парогенераторе на каждом этапе (для I и III этапов Т= 40 - 60°С, для II этапа Т= 70 - 90°С) осуществлялось подачей греющего пара, а затем производилось перемешивание раствора подачей сжатого воздуха.

При внедрении модернизированной технологии в ППР-2008, в отличие от «штатной», стабильно поддерживались требуемые значения величины рН и температуры промывочного раствора для каждого этапа, что повысило эффективность химической промывки. Подогрев паром промывочного раствора в парогенераторе на этапах I и III (удаления медьсодержащих соединений) не производился, греющий пар подавался только на этапе II (удаление соединений железа).

В таблицах 3 и 4 и на рисунках 2, 3, 4 и 5 приведены сравнительные результаты химической промывки парогенераторов ПГ-3 и ПГ-5 блока №2 ААЭС в периоды ППР-95 и ППР-2008.

Таблица 3

Сравнительные результаты химических анализов промывочного раствора 2ПГ-3 в ППР-95 и ППР-2008

Длительность промывки, ч

Показатели для 2ПГ-3 в ППР-95

Показатели для 2ПГ-3 в ППР-2008

I этап

II этап

III этап

I этап

II этап

III этап

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

1

8,8

14

0,28

4,6

-

5,4

9,7

7,1

-

10,0

90

5,4

8

0,9

10,2

0,75

2

8,8

17

-

4,3

13

5,8

9,8

10,0

0,25

10,1

230

5,4

21

7,8

10,1

0,82

3

8,8

19

0,56

5,1

-

6,0

9,6

10,05

-

10,1

260

5,3

29

8,2

10,1

0,90

4

8,7

18

-

5,2

16

6,1

9,3

9,8

0,34

10,1

350

5,2

33

8,9

10,1

0,92

5

8,8

20

-

5,4

-

6,3

9,4

8,8

-

10,1

350

5,2

40

9,1

10,1

0,90

6

8,8

18

-

5,8

17

5,6

9,3

8,5

0,21

10,1

350

5,2

39

9,0

7

6,3

-

6,6

5,2

38

9,0

8

6,8

18

6,9

9

7,0

24

7,3

10

7,0

-

7,6

Таблица 4

Сравнительные результаты химических анализов промывочного раствора 2ПГ-5 в ППР-95 и ППР-2008

Длительность промывки, ч

Показатели для 2ПГ-5 в ППР-95

Показатели для 2ПГ-5 в ППР-2008

I этап

II этап

III этап

I этап

II этап

III этап

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

рН

Cu, мг/кг

Fe, г/кг

рН

Cu, мг/кг

1

10,1

28

-

6,2

40,0

4,4

10,3

-

-

10,1

85

5,5

3

1,1

10,1

0,6

2

9,8

35

11,0

6,4

-

4,2

8,15

1,6

2,8

10,1

-

5,5

9

2,4

10,1

0,72

3

9,7

52

-

6,5

47,5

-

8,6

13,8

2,8

10,1

220

5,3

16

3,9

10,1

0,93

4

9,7

51

7,5

6,4

-

6,8

8,6

13,0

-

10,1

250

5,3

20

5,1

10,1

0,94

5

9,2

53

-

6,4

48,0

7,2

8,7

13,0

-

10,1

370

5,3

29

5,9

10,1

0,94

6

9,1

54

0,5

6,2

-

7,8

8,5

12,0

0,56

10,1

380

5,3

23

5,9

7

9,1

74

-

-

-

-

10,1

390

8

9,05

94

-

7,0

35,0

6,2

9

9,1

72

-

7,0

-

6,0

10

9,1

73

0,28

7,2

40,0

5,8

11

9,1

72

7,5

39,0

4,7

Рис. 2 Сравнение изменения концентраций меди в процессе химической промывки 2ПГ-3 ААЭС в периоды ППР-2008 и ППР-95

Рис. 3 Сравнение изменения концентраций железа в процессе химической промывки 2ПГ-3 ААЭС в периоды ППР-2008 и ППР-95

Рис. 4 Сравнение изменения концентраций меди в процессе химической промывки 2ПГ-5 ААЭС в периоды ППР-2008 и ППР-95

Рис. 5 Сравнение изменения концентраций железа в процессе химической промывки 2ПГ-5 ААЭС в периоды ППР-2008 и ППР-95

Из таблицы 4 видно, что во время ППР-2008 величина рН на II этапе стабильно поддерживалась в диапазоне 5,3-5,5, оптимальном с точки зрения образования комплексов железа. При промывки 2ПГ-5 по «штатной» технологии рН возрастала до величины 7,5, при этом скорость комплексования железа существенно снижалась, что видно из рис. 5.

Этап промывки одного парогенератора при «штатной» технологии длился 7-11 часов, а по модернизированной технологии 5-7 часов, если учитывать время на приготовление промывочных растворов, выполнение операций по заполнению парогенератора водой, дренированию отработанных растворов и др., то общее время проведения работ по промывке не превысит 1-2 суток.

Из рисунков видно, что на первом этапе химической промывки в ППР-2008, как и ожидалось по модернизированной технологии, была удалена основная масса соединений меди, что способствовало более эффективному удалению соединений железа на втором этапе.

Заключение

Рассмотрение результатов химических промывок парогенераторов энергоблока №2 Армянской АЭС, проведенных в ППР-95 по «штатной» технологии и ППР-2008 по модернизированной технологии показывает:

- промывка парогенераторов по модернизированной технологии в ППР-2008 была выполнена в полном соответствии с Программой и получены удовлетворительные результаты по удалению эксплуатационных отложений из всех ПГ;

- промывка растворами ацетата аммония по модернизированной технологии

(ППР-2008) более эффективна по сравнению с промывкой ПГ со «штатной» рецептурой (ППР-95): основная масса соединений меди из парогенераторов удалена на первом этапе, конечная концентрация меди в промывочном растворе в ППР-2008 составила для 2ПГ-3 - 350 мг/кг, для 2ПГ-5 - 390 мг/кг, в то время, как в ППР-95 для 2ПГ-3 - 20 мг/кг, а для 2ПГ-5 -70 мг/кг, что в 17 и в 6 раз ниже, чем в ППР-2008 (что показано на рис. 2 и 4);

- полное удаление соединений меди из ПГ по модернизированной технологии способствовало более эффективному удалению соединений железа на втором этапе (см. рис. 3 и 5);

- преимущества химической промывки с ацетатом аммония в ППР-2008: высокая емкость раствора по меди, высокая скорость растворения меди, более низкая стоимость ацетата аммония по сравнению с ЭДТК; сокращение трудозатрат при приготовлении промывочных растворов;

Список литературы

1. Маргулова Т.Х. Химические очистки теплоэнергетического оборудования., «Энергия», М., 1969 г.

2. Брыков С.И., Архипов О.П., Сиряпина Л.А., Мамет В.А. Опыт проведения химических промывок парогенераторов АЭС с ВВЭР-1000 в период ППР. Теплоэнергетика. №6, 1999 г.

3. Архипов О.П., Брыков С.И., Сиряпина Л.А. (ОКБ «ГИДРОПРЕСС»), Ефимов А.А., Гусев Б.А., Кривобоков В.В., Андрианов А.К. (НИТИ). Совершенствование технологии химических промывок парогенераторов АЭС с ВВЭР. Теплоэнергетика. №8, 2001 г.

  • 4. Архипов О.П., Брыков С.И., Сиряпина Л.А., Сусакин С.Н. (ОКБ «ГИДРОПРЕСС»), Жбанников В.В., Щедрин М.Г., Фролов С.В., Галанин А.В., Бризицкий В.М. (НВАЭС), Ефимов А.А., Гусев Б.А., Андрианов А.К., Кривобоков В.В. (НИТИ), Тяпков В.Ф., Ерпылева С.Ф. (ВНИИАЭС). Внедрение технологии химической промывки с использованием ацетата аммония на ПГВ-440 НВАЭС. Доклад на 6-ой международном семинаре по горизонтальным парогенераторам. 22 - 24 марта 2004 г., Подольск.
  • Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

  • Основные характеристики района сооружения атомной электростанции. Предварительное технико-экономическое обоснование модернизации энергоблока. Основные компоновочные решения оборудования 2-го контура. Расчет процессов циркуляции в парогенераторе.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 29.01.2014

  • Методы расчета сжигания и расхода топлива, КПД, теплового и эксергетического балансов котельного агрегата. Анализ схем установки экономайзера, воздухоподогревателя, котла-утилизатора с точки зрения экономии топлива и рационального использования теплоты.

    курсовая работа [893,0 K], добавлен 21.06.2010

  • Изучение теоретической базы составления материального и теплового баланса парового котла теплоэлектростанции. Определение рабочей массы и теплоты сгорания топлива. Расчет количества воздуха, необходимого для полного горения. Выбор общей схемы котла.

    курсовая работа [157,8 K], добавлен 07.03.2014

  • Определение количества раствора, поступающего на выпарку. Распределение полезной разности температур. Физико-химические температурные депрессии. Тепловой расчёт подогревателя экстрапара и аэродинамический расчёт тракта подачи исходного раствора.

    контрольная работа [125,2 K], добавлен 11.03.2013

  • Процесс расширения пара в турбине. Определение расходов острого пара и питательной воды. Расчет элементов тепловой схемы. Решение матрицы методом Крамера. Код программы и вывод результатов машинных вычислений. Технико-экономические показатели энергоблока.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 19.03.2014

  • Расчет тепловой схемы энергоблока с турбиной. Составление балансов и определение показателей тепловой экономичности энергоблока. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Расчет подогревателей низкого давления поверхностного и смешивающего типов.

    дипломная работа [381,9 K], добавлен 29.04.2011

  • Расчет схемы конденсационного энергоблока мощностью 210 МВт с турбиной. Характеристика теплового расчёта парогенератора. Параметры пара и воды турбоустановки, испарительной установки. Энергетические показатели турбоустановки и энергоблока, расчет котла.

    курсовая работа [165,5 K], добавлен 08.03.2011

  • Конструктивное оформление парогенератора. Расчёт температуры ядерного горючего. Компоновка проточной части и расчет скоростей сред. Расчет ионообменного фильтра. Проверка теплотехнической надежности активной зоны. Монтаж реактора и парогенераторов.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 18.07.2014

  • Расчет процесса расширения и расхода пара на турбину энергоблока. Определение расхода питательной воды на котельный агрегат. Особенности расчета регенеративной схемы, технико-экономических показателей тепловой схемы. Определение расчетной нагрузки.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.12.2011

  • Описание принципиальной тепловой схемы энергоустановки. Тепловой баланс парогенератора, порядок и принципы его составления. Параметры пара в узловых точках тепловой схемы. Расчет теплоты и работы цикла ПТУ, показателей тепловой экономичности энергоблока.

    курсовая работа [493,1 K], добавлен 22.09.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.