|
|
Лекция № 3, 4. Воднохимические режимы второго контура двухконтурных аэс
Концентрации железа и меди во втором контуре (РАЭС, блок №3) 
4. ЭТА обладает некоторым отмывочным эффектом, что подтверждают результаты визуального обследования ПГ и интенсивный вывод продуктов коррозии из объема ПГ на фильтры установки СВО-5 в течение первых месяцев дозирования ЭТА.
5. Несмотря на некоторое повышение концентрации органических кислот, величина χН не превышает нормируемых значений.
6. ЭТА не влияет на работу ионообменной части БОУ и установки СВО-5 с точки зрения снижения фильтроциклов, снижает количество химических сбросов в окружающую среду.
Выводы:
1. Эффективными корректорами ВХР 2 контура являются этаноламин и морфолин – слабые органические основания.
2. При применении этаноламина и морфолина происходит повышение и выравнивание рН во всех потоках второго контура, снижение скорости эрозионно-коррозионного износа оборудования, снижение концентрации продуктов коррозии.
3. Применение ЭТА и МРФ приводит к накоплению в контуре органических кислот – уксусной и муравьиной, однако, величина χН при этом находится на уровне, ниже нормируемого.
4. Показатели качества рабочей среды второго контура
Основными источниками загрязнения пароводяного тракта второго контура являются:
присосы охлаждающей воды через неплотности конденсаторов турбины, турбо-питательных насосов, бойлеров теплосети и др.;
присосы воздуха через неплотности вакуумной части конденсатного тракта;
подпиточная вода после химводоочистки;
конденсат дренажных баков;
продукты деструкции ионообменных материалов;
регенерационные растворы и отмывочные воды ионообменных установок при нарушении технологии регенерации;
посторонние примеси реагентов, применяемых для коррекции водно-химического режима;
вынос продуктов коррозии конструкционных материалов оборудования и трубопроводов второго контура;
протечки турбинного масла через неплотности системы смазки.
Нормирование ВХР второго контура включает в себя нормы качества пара, конденсата турбины, питательной и продувочной вод парогенератора, а так же потоков, составляющих питательную воду парогенератора.
К каждому потоку предъявляются особые требования, в зависимости от его назначения. При этом, если «идти» по схеме второго контура от конденсатора к турбине, то требования к качеству потоков возрастает.
Качество рабочей среды второго контура определяется отраслевым нормативным документом СОУ-Н ЯЕК 1.028:2010 «Водно-химический режим второго контура атомных электростанций с реакторами типа ВВЭР. Технические требования к качеству рабочей среды второго контура».
К основным показателям качества рабочей среды второго контура, относятся удельная электрическая проводимость, величина рН, концентрация ионов натрия, хлорид-ионов, сульфат-ионов, железа, меди, растворенного кислорода, нефтепродуктов, кремниевой кислоты и морфолина или этаноламина в зависимости от принятого ВХР.
Кроме того, для более полной оценки качества рабочей среды во втором контуре могут быть определены прозрачность, общая щелочность, общая жесткость, окисляемость, концентрация растворенного СО2.
рН характеризует реакцию воды (кислая, щелочная, нейтральная) и является одним из основных показателей качества рабочей среды второго контура в различных режимах эксплуатации энергоблока. Регулирование рН рабочей среды обусловлено необходимостью подавления процессов коррозии на всем протяжении пароводяного тракта.
Удельная электрическая проводимость (χ). Один из основных показателей при контроле за ВХР.
Электрическая проводимость (электропроводимость) – способность веществ проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля, другими словами, величина обратная электрическому сопротивлению (R).
Удельная электрическая проводимость – это электрическая проводимость 1 см3 жидкости с размером граней 1 см и выражаемая в См/см или (Ом-1 см-1), она указывает на суммарную концентрацию ионогенных примесей.
Удельная проводимость воды, не содержащей примесей, при 20 0С составляет 0,04 мкСм/см и определяется переносом в электрическом поле только ионов Н+ и ОН¯.
Следует иметь в виду, что наблюдается заметная удельная проводимость лишь для таких электролитов, степень диссоциации которых > 0,02. В связи с этим, например, кремниевая кислота – очень слабый электролит – не будет существенно влиять на измеряемую χ.
Концентрация ионов натрия. Ионы натрия не образуют труднорастворимых простых солей, практически не подвергаются гидролизу, поэтому их относят к группе устойчивых примесей.
Основными источниками поступления ионов натрия в теплоноситель 2 контура являются:
присосы охлаждающей воды в конденсаторе турбины;
химобессоленная вода;
реагенты, дозируемые во второй контур для коррекции ВХР;
БОУ из-за некачественного разделения ионитов перед регенерацией и перевода части катионита в натриевую форму или не своевременный вывод ФСД на регенерацию.
Содержание ионов Nа+ в воде влияет на увеличение удельной электропроводимости воды и, как следствие, скорости коррозии конструкционных материалов. Кроме того, в присутствии ионов Nа+ происходит щелочное охрупчивание нержавеющих сталей.
Концентрация хлорид-ионов и сульфат-ионов.
Основными источниками поступления хлорид-ионов и сульфат-ионов в теплоноситель 2 контура являются:
присосы охлаждающей воды в конденсаторе турбины;
химобессоленная вода;
реагенты, дозируемые во второй контур для коррекции ВХР;
исчерпавший свой ресурс и не выведенный вовремя из работы анионит ФСД БОУ (для хлорид-ионов);
БОУ из-за некачественного разделения ионитов перед регенерацией (перекрестное загрязнение смол) (для сульфат-ионов).
Аустенитные нержавеющие стали при воздействии на них механических напряжений при одновременном присутствии в теплоносителе кислорода и хлорид-ионов подвергаются особому виду разрушения – коррозионному растрескиванию. Разрушение защитной окисной пленки происходит по границам кристалла.
Механизм разрушающего действия хлорид-ионов на оксидные пленки следующий: хлорид-ионы адсорбируются на поверхности защитной пленки, а затем вытесняют из оксида ионы кислорода. В результате образуется хлорид металла, растворимый в воде, а в защитной пленке образуются поры.
Сульфаты влияют на снижение рН среды и, как следствие, на увеличение скорости коррозионных процессов.
Таким образом, высокие концентрации хлорид- и сульфат-ионов приводят к увеличению скорости коррозии, особенно в присутствии кислорода.
Содержание кремниевой кислоты. Источником попадания кремниевой кислоты H2SiO3 в конденсат являются присосы охлаждающей воды в конденсаторах и подогревателях сетевой воды.
Различные соединения кремниевой кислоты весьма распространены в природных водах.
Ангидрид кремниевой кислоты (SiO2) с водой может образовывать кислоты типа: метакремниевой H2SiO3, ортокремниевой H4SiO4 и различных поликремниевых, например двуметакремниевой H2SiO5 и т. п. Все эти кислоты при обычных для природных вод значениях рН малорастворимы в воде и способны образовывать в воде коллоидные растворы.
Коллоидные формы кремнекислоты значительно хуже задерживаются анионитом и поступают в питательную воду.
Концентрация растворенных газов. Концентрация растворенных газов в воде зависит от их природы, температуры воды и парциального давления, типа и концентрации минеральных и органических примесей воды, рН воды и т. п.
Необходимость нормирования и контроля в рабочей среде второго контура таких газов как О2 и СО2 вызвана стремлением уменьшить интенсивность коррозии внутренних поверхностей теплосилового оборудования под действием растворенных в рабочей среде этих агрессивных газов.
СО2. Источником поступления углекислого газа в конденсат являются присосы охлаждающей воды в конденсаторах и подогревателях сетевой воды.
Растворенная в воде свободная углекислота понижает рН вследствие гидратации СО2 и диссоциации образовавшейся Н2СО3:
СО2 + Н2О → Н2СО3 → Н+ + НСО3¯
С ростом температуры увеличивается константа и степень диссоциации угольной кислоты, а, следовательно, усиливается углекислотная коррозия.
Особенностью углекислотной коррозии стали является слабая связь продуктов коррозии с корродирующим металлом. Вследствие этого образующиеся оксиды могут уноситься потоком воды и образовывать отложения на всех участках водяного тракта.
При одновременном присутствии СО2 и О2 в воде коррозия протекает одновременно с кислородной и водородной деполяризацией.
О2. Поступление кислорода во 2 контур происходит в основном через неплотности сальниковых уплотнений конденсатных насосов 1 ступени и вакуумную систему. Кислород является сильным окислителем металла и влияет на скорость коррозии конструкционных материалов. Основная роль кислорода при коррозии теплосилового оборудования сводится к деполяризации катодных участков. Скорость этого процесса зависит от содержания кислорода и интенсивности перемешивания воды, что связано с увеличением скорости доставки кислорода к корродирующей поверхности. Удаление О2 осуществляется в деаэраторе и при вводе во 2 контур гидразин-гидрата.
NH3. При температурном разложении избыточного гидразин-гидрата образуется аммиак:
2N2Н4 N2+2NН3
2N2Н4 2NН3+ Н2+ N2
и частично является источником аммиака и водорода в теплоносителе.
Накопление в контуре аммиака приводит к постепенному увеличению рН теплоносителя больше нормируемых значений, особенно в периоды пассивации. При этом увеличивается скорость коррозии, в первую очередь медьсодержащих сплавов – латуни. Повышенное содержание аммиака (более 1000 мкг/кг) в конденсате значительно активизирует коррозионное разрушение латуни трубной системы, особенно в присутствии кислорода.
Прозрачность воды. По прозрачности (мутности) воды можно косвенно оценить концентрацию взвешенных веществ (так называемые грубодисперсные примеси).
Примеси по степени дисперсности (крупности) подразделяют на:
грубодисперсные с размером частиц более 0,100 мкм;
коллоидно-дисперсные с размером частиц от 0,001 мкм до 0,1 мкм;
истинно-растворенные (ионно- или молекулярно-дисперсные), распределенные в воде в виде отдельных ионов, молекул или небольших комплексов размером менее 0,001 мкм.
Длительно оставаясь во взвешенном состоянии, грубодисперсные примеси обусловливают прозрачность (мутность) воды. Чем меньше взвешенных веществ, тем более прозрачна вода, но прямой зависимости между этими показателями нет, так как прозрачность зависит не только от количества взвешенных веществ, но и от размера частиц, их формы, цвета.
В рабочей среде пароводяного тракта взвешенные вещества встречаются при пусковых промывках в виде шлама, содержащего труднорастворимые вещества: CaCO3, Mg(OH)2, Fe(OH)3 и др. Поэтому показатель качества рабочей среды – прозрачность является одним из основных при пусковых промывках оборудования.
Общая щелочность воды. Общей щелочностью воды (ЩО) называют сумму миллинормальных концентраций всех анионов слабых кислот и гидроксильных ионов за вычетом концентрации ионов водорода:
 , мг-экв/дм3
В зависимости от типа анионов, обусловливающих щелочность, различают:
бикарбонатную щелочность Щб (НСО );
карбонатную щелочность Щк (СО );
силикатную щелочность Щс (HSiO, SiO);
гидратную щелочность Щг (ОН¯);
фосфатную щелочность Щф (Н2РО , НРО -, РО ):
ЩО = Щб + Щк + Щс + Щг + Щф
В большинстве природных вод концентрация бикарбонат-иона преобладает над концентрациями других анионов слабых кислот, поэтому общая щелочность обычно численно совпадает с концентрацией бикарбонатов, выраженной в единицах мг-экв/дм3.
Общая жесткость воды. Общей жесткостью (ЖО) воды называют суммарную концентрацию ионов кальция (Са2+) и магния (Mg2+), выраженную в эквивалентных единицах (мг-экв/дм3, а при очень малых значениях – мкг-экв/дм3).
Необходимость нормирования жесткости в питательной воде обусловлена возможностью образования кальциевых и магниевых накипей в парогенераторах.
По значению общей жесткости природных вод установлена следующая классификация:
ЖО < 1,5 мг-экв/дм3 – малая жесткость;
ЖО = (1,5 3,0) мг-экв/дм3 – средняя жесткость;
ЖО = (3,0 6,0) мг-экв/дм3 – повышенная жесткость;
ЖО = (6,0 12,0) мг-экв/дм3 – высокая жесткость;
ЖО > 12,0 мг-экв/дм3 – очень высокая жесткость.
Воды с высокой жесткостью дают накипные отложения на теплопередающих поверхностях.
В настоящее время энергетические парогенераторы питаются водой с весьма малой жесткостью (до 0,2 мкг-экв/дм3), однако в зависимости от состояния оборудования и технической культуры эксплуатации пределы колебаний общей жесткости могут изменяться в большую сторону.
Окисляемость воды. Окисляемость воды – показатель, имеющий условное значение и представляющий собой расход какого-либо сильного окислителя, необходимого для окисления в стандартных условиях органических примесей, содержащихся в одном литре воды.
Органические соединения, попадающие с питательной водой в парогенератор, могут быть одной из причин, влияющих на снижение рН продувочной воды.
При определении окисляемости происходит окисление не только содержащихся в воде органических веществ, но и некоторых неорганических, например железа (II), сероводорода, нитритов. Поэтому следует еще раз подчеркнуть, что окисляемость характеризует содержание в воде органических веществ лишь приближенно и условно.
Концентрация железа и меди. Основным источником поступления железа и меди являются процессы коррозии конструкционных материалов. Кроме того, железо и медь могут попадать в контур в результате присосов охлаждающей воды в конденсаторе и подогревателях.
В качестве конструкционных материалов 2 контура АЭС с блоками ВВЭР широко применяются углеродистые стали, сплавы на основе меди, нержавеющие аустенитные стали, высоколегированные хромом и никелем. Продукты коррозии конструкционных материалов пароводяного тракта составляют основную массу загрязнений в нерастворенном состоянии. Кроме того, они могут находиться в теплоносителе в растворенной, а также в коллоидной форме.
Повышение концентрации растворенных форм железа и меди приводит к превышению предела растворимости их соединений и, как следствие – к образованию накипи и шлама.
Кроме того, медь, являясь электроположительным металлом, стимулирует процесс электрохимической коррозии углеродистых сталей.
Масла и тяжелые нефтепродукты могут поступать во 2 контур с присосами охлаждающей воды в конденсаторе, через неплотности уплотнений насосного оборудования. Наличие масла в воде 2 контура сильно влияет на снижение обменной емкости ионитов ФСД БОУ, в первую очередь анионитов. Пригорая на поверхностях нагрева, образует отложения, снижающие теплоотдачу и экономичность. Продукты высокотемпературного термолиза органических соединений – это отложения, имеющие в своем составе вещества относительно плотной структуры и практически не растворяющиеся в минеральных кислотах. В связи с низкой теплопроводностью таких отложений наличие их даже при невысоких тепловых нагрузках приводит к перегреву металла с последующим разрушением.
Требования к качеству рабочей среды в периоды пуска
Таблица 2. Качество питательной воды в период пуска
Показатель,
единицы измерения
|
МКУ
|
1, 2 сутки
|
3, 4 сутки
|
5 сутки
|
Нормируемые показатели
|
Диапазон допустимых значений показателей
|
Удельная электрическая проводимость Н-катионированной пробы, мкСм/см
|
не более 1,0
|
не более 1,0
|
не более 0,5
|
не более 0,3
|
Массовая концентрация ионов натрия, мкг/дм3
|
не более 5,0
|
не более 5,0
|
не более 5,0
|
−
|
Массовая концентрация кислорода, мкг/дм3
|
не более 10,0
|
не более 10,0
|
не более 10,0
|
не более 10,0
|
Диагностические показатели
|
Контрольные уровни показателей
|
Водородный показатель, ед. рН
|
от 7,5 до 9,3
|
от 8,0 до 10,0
|
от 8,5 до 9,3
|
от 9,0 до 9,3
|
Массовая концентрация гидразина, мкг/дм3
|
не менее 40
(от 10 до 40)*)
|
от 500 до 1000
(от 10 до 40)*)
|
от 100 до 200
(от 10 до 40)*)
|
не менее 40
(от 10 до 40)*)
(от 10 до 40)**)
|
Массовая концентрация морфолина, мг/дм3
|
(от 5 до 10)*)
|
(от 3 до 10)*)
|
(от 2 до 5)*)
|
(от 2 до 5)*)
|
Массовая концентрация этаноламина, мг/дм3
|
−
|
−
|
−
|
не более 1,5**)
|
Массовая концентрация нефтепродуктов, мкг/дм3
|
−
|
−
|
−
|
не более 100
|
Массовая концентрация железа, мкг/дм3
|
−
|
−
|
−
|
не более 10,0
|
Массовая концентрация меди, мкг/дм3
|
−
|
не более 10,0
не более 5,0***)
|
не более 10,0
не более 5,0***)
|
не более 5,0
не более 3,0***)
|
Массовая концентрация кремниевой кислоты, мкг/дм3
|
−
|
не более 40,0
|
не более 40,0
|
не более 40,0
|
*) При коррекционной обработке среды морфолином.
**) При коррекционной обработке среды этаноламином.
***) При оснащении конденсатного тракта ПНД с трубками из нержавеющей стали.
Примечание. Начало отсчета первых суток с момента включения энергоблока в сеть.
| |
|
|
Скачать 0.79 Mb.