Стартовая >> Архив >> Генерация >> Парогенераторные установки атомных электростанций

Водный режим парогенераторов АЭС - Парогенераторные установки атомных электростанций

Оглавление
Парогенераторные установки атомных электростанций
Схемы производства пара на АЭС
Принципиальные схемы производства пара
Характеристики и требования к парогенераторам
Первичные теплоносители
Конструкционные схемы парогенераторов обогреваемых водой
Конструкционные схемы парогенераторов обогреваемых органическими теплоносителями
Конструкционные схемы парогенераторов обогреваемых жидкими металлами
Конструкционные схемы парогенераторов с газовыми теплоносителями
Классификация парогенераторов
Конструкции парогенераторов, обогреваемых водой под давлением
Конструкции парогенераторов, обогреваемых жидкими металлами
Конструкции парогенераторов, обогреваемых газовыми теплоносителями
Характеристика процессов, протекающих в парогенераторах
Тепловые и гидродинамические условия работы поверхностей теплообмена с однофазной средой
Требования к чистоте пара
Переход примесей из воды в пар
Водный режим парогенераторов АЭС
Коррозия поверхностей теплообмена - водный режим
Отложения примесей воды - водный режим
Питательная вода парогенераторов
Водный режим прямоточных парогенераторов
Задачи проектирования и виды расчетов
Общие положения конструкционного расчета
Положения методики теплового, конструкционного и гидродинамического расчетов
Применение ЭВМ для расчета парогенераторов
Особенности расчета прямоточных парогенераторов
Проектирование и расчет сепарационных и промывочных устройств
Выбор материала

§ 10.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Водный режим парогенераторной установки представляет собой целесообразное для каждого конкретного случая сочетание конструкционных и эксплуатационных мероприятий, обеспечивающих оптимальные физико-химические характеристики парогенераторной воды на всех участках пароводяного тракта. При этих условиях будут обеспечены требуемая чистота пара и надежная работа оборудования второго контура без повреждений и снижения экономичности. Снижение надежности и экономичности оборудования второго контура АЭС при неоптимальной организации водного режима парогенератора может происходить по следующим причинам:
а) образование накипи и отложений на поверхностях нагрева;
б)   образование шлама в тракте питательной воды и в поверхностях нагрева;
в) развитие интенсивной коррозии;
г) образование отложений и развитие коррозионно-эрозионных процессов в проточной части турбины.
Основными физико-химическими характеристиками парогенераторной воды являются: реакция воды (щелочная, нейтральная, кислая), общее содержание примесей, содержание индивидуальной примеси.
Реакция воды характеризуется показателем концентрации водородных ионов pH, который в настоящее время определяется для охлажденных проб парогенераторной воды (при температуре около 22 °С).             
Для нейтральной воды pH=7. При pH<7 вода имеет кислую реакцию, а при рН>7 — щелочную. Для регулирования значения pH в парогенераторы применяют подщелачивание вводом или сильной щелочи NaOH, или летучей NH3. Для изменения pH в тепловых сетях используется метод подкисления. Общее содержание всех нелетучих примесей может определяться суммарной их массой в миллиграммах, приходящейся на 1 кг воды. Однако в современных парогенерирующих установках суммарная концентрация естественных примесей незначительна, поэтому более целесообразно для характеристики общего содержания нелетучих примесей применять удельную электрическую проводимость раствора у, мкСм/см.
Для чистой воды у=0,04 мкСм/см; эта величина обусловлена только наличием ионов Н+ и ОН-. Примеси воды увеличивают ее электрическую проводимость пропорционально их концентрации. Для питательной воды парогенераторов у<1. Содержание индивидуальной примеси характеризуется массовой долей ее в веществе cBi, мк/кг или мкг/кг. Из веществ, оказывающих существенное влияние на физико-химические процессы в парогенераторы, в воде могут быть натрий, железо, медь, хлориды, кислород.

К наиболее нежелательным примесям относятся кальций и магний, их наличие в воде характеризуется специальным показателем «общая жесткость» — суммарное содержание ионов Са и Mg, выраженное в эквивалентных единицах (мг-экв/кг).
Физико-химические характеристики воды изменяются по мере движения ее в поверхностях теплообмена. Эти изменения различны для прямоточных и барабанных парогенераторов. В экономайзерных поверхностях парогенераторов обоих типов все основные показатели воды остаются практически неизменными, близкими к соответствующим значениям их в питательной воде.
Технология производства пара в испарительных поверхностях прямоточных парогенераторов не дает возможности осуществлять какое-либо искусственное воздействие на состав и физико-химические характеристики упариваемых растворов. Следовательно, водный режим прямоточных парогенераторов определяется физико-химическими свойствами питательной воды и параметрами парогенераторов. Очевидно, что в отношении чистоты пара водный режим прямоточных парогенераторов более совершенен, если наибольшее количество нелетучих веществ отложится в поверхностях теплообмена. Но количество отложений и их свойства не должны снижать надежности работы парогенераторов. Количество отложений не должно приводить к чрезмерному повышению температуры металла и интенсификации коррозионных процессов. А свойства отложений должны позволять наиболее просто и легко очищать поверхности теплообмена при промывках.
В испарителях парогенераторов с многократной циркуляцией возрастание концентрации примесей при упаривании воды происходит до определенных значений, устанавливающихся в зависимости от содержания примесей в питательной воде, количества продуктов коррозии, поступающих в воду в поверхностях нагрева, и величины продувки. Наличие в таких испарителях большого объема парогенераторной воды дает возможность применения средств воздействия на ее физико-химические характеристики. В частности, возможно регулирование состава водных растворов с заменой в них нежелательных веществ для предотвращения накипеобразования и снижения интенсивности коррозионных процессов. Изменение состава и pH парогенераторной воды осуществляется физико-химическими средствами корректировки водного режима — вводом соответствующих реагентов (коррекционной обработкой парогенераторной воды).
В парогенераторах с многократной циркуляцией можно воздействовать на водный режим и конструкционными мерами. Можно осуществить промывку насыщенного пара водой с меньшим содержанием примесей по сравнению с парогенераторной. При этом будет происходить перераспределение примесей между паром и промывочной водой, а следовательно, этот метод получения чистого пара влияет и на водный режим парогенераторов. Кроме промывки пара в парогенераторы с многократной циркуляцией можно применить и другую специальную схему водного режима — ступенчатое испарение. Сущность ступенчатого испарения состоит в разделении испарительных поверхностей на несколько (две, три) последовательно включенных по воде и параллельно по пару частей. Первая по ходу воды часть будет вырабатывать пар из наиболее чистой воды, а последняя — из наиболее загрязненной.
Такие схемы широко применялись в парогенераторы ТЭС в период освоения пара высоких параметров. В настоящее время в связи с успехами в водоподготовке применение ступенчатого испарения как на ТЭС, так и на АЭС нецелесообразно. Однако рассмотрение его как оригинального инженерного решения советских специалистов, во многом облегчившего трудности внедрения на ТЭС прогрессивных, современных теплосиловых установок, представляет большой интерес.
Для парогенераторов с многократной циркуляцией водный режим определяется параметрами парогенераторов, физико-химическими характеристиками питательной воды, а также дополнительным применением эксплуатационных (коррекция состава воды парогенераторов) и конструкционных (дополнительные сепарационные элементы, промывка пара и др.) мероприятий. Большое значение имеют методы водного режима, направленные не только на снижение интенсивности коррозионных процессов, но одновременно и на повышение коррозионной стойкости сталей перлитного класса — наиболее перспективных конструкционных материалов ядерной энергетики. Из них наибольший интерес представляет метод, разработанный на кафедре АЭС МЭИ (профессором Т. X. Маргуловой с сотрудниками).
Метод заключается в обработке по определенному режиму перлитных сталей водными растворами комплексонов (особая группа органических комплексообразующих реагентов). К настоящему времени метод проверен в теплоэнергетике. Перспективность его распространения в ядерной энергетике обусловливается тем, что комплексоны являются такими реагентами, которые могут быть эффективно применены как для коррекционной обработки парогенераторной воды в целях предотвращения выпадения отложений и накипи, так и для отмывки от них оборудования.
Наличие методов обработки материалов для повышения их коррозионной стойкости позволяет ставить вопрос о замене нержавеющих аустенитных сталей перлитными. Это не только приведет к существенному снижению капитальных затрат, но и обеспечит необходимую надежность парогенераторов в условиях массового строительства АЭС. Нержавеющие стали склонны к так называемой коррозии под напряжением (см. § 10.2), вероятность возникновения которой в действующей единице оборудования существенно повышается с увеличением доли нержавеющей стали в общей массе металла.
Возможность воздействия на водный режим парогенераторов с многократной циркуляцией позволяет на основе технико-экономических сопоставлений выбрать оптимальное сочетание 100 %-ной конденсатоочистки, системы водоподготовки и системы сепарации пара. При этом приоритетными должны быть решения по обеспечению необходимой надежности и высокой экономичности работы турбины и самого парогенератора.



 
« Параметры кислотного раствора в котле при очистке по методу травления   Пассивация и консервация барабанных котлов по методу “гидразинной выварки” »
электрические сети