ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЕРЕХОДА ПРИМЕСЕЙ ВОДЫ В ПАР
§ 9.1. ТРЕБОВАНИЯ К ЧИСТОТЕ ПАРА
Вода, из которой в испарителе парогенератора в процессе кипения производится рабочий пар, содержит в виде примесей летучие (газообразные) и нелетучие вещества, растворенные в ней.
Если количество какого-либо нелетучего вещества превышает соответствующее пределу растворимости в воде при давлении и температуре насыщения в испарителе, то соответствующая масса выпадет в виде твердой фазы — накипи или шлама. Пар, выходящий из испарителя, уносит все летучие и в определенном количестве растворенные в воде нелетучие вещества. Шлам оседает в различных местах нижних частей экономайзера или испарителя и не выносится в пароотводящие элементы. Получить пар, полностью свободный от примесей, невозможно. Но при этом следует иметь в виду, что по требованиям, предъявляемым к чистоте, рабочий пар относится к классу особо чистых веществ. Снижение количества уносимых паром из испарителя веществ до уровня, при котором обеспечивается надежная работа пароперегревателя, а также надежная и экономичная работа турбины в настоящее время особых трудностей не вызывает. Однако чем выше требования к чистоте пара, тем выше капитальные и эксплуатационные затраты на системы подготовки добавочной воды и очистки пара. В зависимости от параметров и мощности единичных агрегатов паротурбинной электростанции следует оценивать предельно допустимые размеры уноса с паром примесей воды.
очевидно, они должны быть такими, при которых будут иметь место допустимые скорость и масса отложений веществ в проточной части турбины. Для парогенераторов тепловых и атомных станций с многократной циркуляцией теплоносителя предельно допустимое содержание примесей в перегретом паре не должно превышать следующих значений:
Меньшие значения относятся к конденсационной электрической станции, а большие — к ТЭЦ. Это главным образом, объясняется тем, что из проточной части теплофикационных турбин с отобранным паром выносится и соответствующее количество примесей.
Для прямоточных парогенераторов следует в первую очередь регламентировать содержание примесей в питательной воде. Для пара высоких параметров она не должна содержать кремниевой кислоты более 15 мкг/кг и соединений натрия более 5 мкг/кг (в пересчете на Na).
Современные АЭС используют, как правило, паротурбинный цикл с насыщенным паром относительно низкого давления (не более 7 МПа). При таких параметрах загрязнение пара происходит только за счет уноса паром капель влаги с растворенными в них веществами. При расширении насыщенного пара в турбине примеси, содержащиеся в нем, на элементах проточной части не отложатся, они будут оставаться растворенными в воде, количество которой будет непрерывно нарастать начиная с первой ступени турбины. По условиям надежности проточной части, обеспечения высокой экономичности турбины, предотвращения интенсивной коррозии и эрозии начальная влажность рабочего пара должна быть возможно меньшей (не выше 0,2 %). Даже при такой малой начальной влажности невозможно обеспечить допустимую влажность в последних ступенях турбины. Поэтому весь частично отработавший в турбине пар направляется для сепарации и перегрева в специальный элемент сепаратор-пароперегреватель, после которого уже несколько перегретый поступает в часть низкого давления турбины. Таким образом, для цикла насыщенного пара главным критерием чистоты пара является не содержание в нем примесей, а влажность на выходе из парогенератора.
Малая влажность пара непосредственно определена быть не может, о ней можно судить по содержанию примесей (например, солей Na) в паре. Названные выше допустимые содержания соединений натрия в рабочем паре высоких параметров соответствуют вполне приемлемой влажности на выходе из испарителя парогенераторов АЭС.
Для насыщенного пара давлением не менее 7 МПа определение его влажности возможно осуществлять путем сравнения концентраций кремниевой кислоты в паре и воде парогенераторов. Если на АЭС применить схему с перегревом выработанного парогенератором насыщенного пара в реакторе, то требования к чистоте пара должны быть более высокими.
