Article

6.3. Водный режим парогенератора

Стремление создать более компактный парогенератор приводит к большому затеснению его корпуса, затрудняющему вывод шлама с продувочной водой, что может способствовать образованию отложений на змеевиках парогенератора. Эти отложения безопасны с точки зрения температуры металла, так как температура металла может достичь только температуры теплоносителя, но они приведут к снижению паропроизводительности и мощности установки. Они могут привести также к концентрированию примесей в них и к разрушению теплообменных трубок парогенератора, особенно в напряженных местах, например в местах сопряжений с коллекторами. В результате теплоноситель перетечет во второй контур и в его воде появится радиоактивность, недопустимая в эксплуатации

Рис. 6.8. Расчетная схема для баланса расходов и примесей во втором контуре АЭС с ВВЭР:
Рис. 6.8. Расчетная схема для баланса расходов и примесей во втором контуре АЭС с ВВЭР:

1 — парогенератор; 2 — ЦВД турбины; 3 — междуцилиндровый сепаратор; 4 — промежуточный пароперегреватель; 5 — ЦНД турбины; 6 — конденсатор; 7 — конденсатный насос; 8 — конденсатоочистка; 9 — деаэратор; 10 — питательный насос; 11 — насос возврата очищенной воды парогенератора; 12, 13 — ионообменные фильтры; 14 — доохладитель продувки; 15 — регенеративный теплообменник

парогенератора. Но даже в отсутствии разрушений необходимо поддержание установленных норм водного режима, так как значительные отложения вызовут снижение мощности блока. Для поддержания допустимой концентрации примесей в воде парогенератора, применяется 100%-ная конденсатоочистка 8 (рис. 6.8) и очистка продувочной воды парогенератора на байпасной установке (см. рис. 6.9), которая состоит из последовательно включенных регенеративного теплообменника 15, доохладителя 14, механического фильтра 13 и ионообменного фильтра 12. Как видно из рисунка, продувочная вода парогенератора после очистки полностью возвращается в парогенератор. Очистную установку рассчитывают по концентрации хлоридов для предотвращения коррозии под напряжением стали 1Х18Н9Т. Расчетная схема для баланса примесей приведена на рис. 6.8. Однако регенерация анионита по проскоку хлоридов может привести к накоплению в воде парогенератора кремниевой кислоты и к отложению ее на трубках парогенератора и в начальных участках промежуточного пароперегревателя. Допустимая концентрация ее в питательной воде определяется расчетно-теоретически, исходя из растворимости ее в насыщенном растворе и коэффициента выноса кремниевой кислоты из воды парогенератора в пределах 0,1-0,5%.

Применение весьма распространенного бескоррекционного водного режима не может предупредить накопления в воде парогенератора железооксидного шлама, вывод которого с продувочной водой затруднителен из-за конструктивных характеристик современного парогенератора АЭС. Накапливаясь, железооксидный шлам

Рис. 6.9. Байпасная очистная установка на воде парогенератора при работе ее на сниженном давлении
Рис. 6.9. Байпасная очистная установка на воде парогенератора при работе ее на сниженном давлении

1 — продувочная вода; 2 — расширитель; 3 — дроссельная шайба; 4 — пар; 5 — ионообменный фильтр; 6 — доохладитель; 7 — регенеративный теплообменник; 8 — очищенная вода

может вызывать подшламовую коррозию, осаждаясь на трубках парогенератора и снижая его паропроизводительность. Последнее обстоятельство свидетельствует о необходимости организации удаления отложений из парогенератора. Для проведения такой операции необходимо провести либо очистку воды из остановленного парогенератора, либо его очистку "на ходу", как это производится в отечественной практике с применением комплексонов (чаще всего двухзамещенной натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты). Внедрение ЭДТА, или ее натриевой соли — трилона Б было начато на НВАЭС и позволило ввести этот режим как технологический с выпуском соответствующих руководящих указаний, совместно подготовленных ведущими проектными, эксплуатационными и конструкторскими организациями. Выбор вышеуказанных реагентов был обоснован универсальностью ЭДТА и ее солей по отношению ко всем катионам питательной воды и значительным промышленным производством этих реагентов. Концентрации принимались более стехиометрических, температура очистки допускалась меньшей, чем температура питательной воды. Успешное проведение таких очисток привело к предложению об использовании метода комплексонной обработки также и для непрерывной коррекции водного режима вообще, то есть в процессе постоянной эксплуатации. Известно, что использование комплексонов при температуре более 200 ℃ будет происходить в условиях их термического разложения, при котором комплексообразующая способность их возрастает. В связи с этим доза комплексона должна рассчитываться как существенно меньшая, чем стехиометрическая. Затруднения с подготовкой новых методических указаний объясняются тем, что по нормам проектирования парогенератора для АЭС с ВВЭР число дозировочных насосов меньше, чем число параллельно работающих парогенераторов. Тем самым в каждый из парогенераторов дозировочный насос подает комплексен только периодически. Однако преимущества комплексонной обработки столь значительны, что, не ожидая перехода к непрерывному дозированию в каждый парогенератор, в эксплуатации начали применять комплексонную корректировку в имеющихся условиях с тем, чтобы накапливался необходимый опыт и рассматривались необходимые положения для последующих разработок.

Попытки сэкономить на продувочных линиях побудили в свое время объединять продувочные линии от всех параллельно работающих парогенераторов и направлять их на единую спецводоочистку (СВО-5). Устанавливалась также еще одна резервная СВО-5, то есть на полную мощность. Продувочные линии от каждого из парогенераторов блока, с объединением их в одну, идущую к СВО-5 (при наличии еще одной

Рис. 6.10. Объединение шести продувочных линий от парогенераторов блока ВВЭР-440 для подвода к единой очистной установке блока
Рис. 6.10. Объединение шести продувочных линий от парогенераторов блока ВВЭР-440 для подвода к единой очистной установке блока

1 — расширитель; 2 — регенеративный теплообменник; 3 — доохладитель; 4 — механический фильтр; 5 — катионитовый фильтр; 6— анионитовый фильтр

резервной СВО-5), показаны на рис. 6.10 и 6.11. Особенно неудобно выполнение продувочных линий для парогенераторов ВВЭР-440. В частности, это проявилось в обнаружении практически для всех таких блоков перетоков продувки парогенератора № 5 в парогенератор № 6. Для парогенераторов блока ВВЭР-1000 объединялось по четыре продувочные линии и устанавливалась одна объединенная дозировочная линия с одним дозировочным насосом с распределением ее в виде

Рис. 6.11. Объединение четырех продувочных линий от парогенераторов блоков ВВЭР-1000 для подвода к единой очистной установке блока
Рис. 6.11. Объединение четырех продувочных линий от парогенераторов блоков ВВЭР-1000 для подвода к единой очистной установке блока

Рис. 6.13. Сопоставление очистных установок третьего блока НВАЭС при бескоррекпионном водном режиме (<em>а</em>) и четвертого блока НВАЭС при комплексонном водном режиме (<em>б</em>) МФ — механический фильтр; КФ — катионитовый фильтр; АФ — анионитовый фильтр
Рис. 6.13. Сопоставление очистных установок третьего блока НВАЭС при бескоррекпионном водном режиме (а) и четвертого блока НВАЭС при комплексонном водном режиме (б) МФ — механический фильтр; КФ — катионитовый фильтр; АФ — анионитовый фильтр

работающих блоков ВВЭР-440. Результаты этого исследования представлены на рис. 6.13, на котором приведены сопротивления очистных установок блоков ВВЭР-440, а именно четвертого блока НВАЭС, на котором был комплексонный водный режим, и третьего блока, на котором был бескоррекционный водный режим. Сопоставление данных рис. 6.13 показывает, что все примеси продувочной воды оказались в ионной форме в виде вторичных высокорастворимых отрицательно заряженных комплексов.

Проведенные исследования и внутренний осмотр состояния всех парогенераторов третьего блока свидетельствовали о чистоте теплообменной поверхности и о защитной пленке на корпусе парогенератора, которая разгружает СВО-5. Расчетом было установлено, что эта пленка за 30-летний период эксплуатации на корпусе парогенератора составит всего 1,5 мм. Проведенные исследования показали, что комплексонная обработка высокоэффективна при любом качестве питательной воды, а гидразинная обработка требует высокой чистоты воды по всем ионам за исключением железа — единственного катиона, с которым гидразин дает комплексное соединение, в то время как ЭДТА образует комплексные соединения со всеми катионами питательной воды.