Качество питательной воды.
Питательная вода должна иметь физико-химические характеристики, которые позволили бы наиболее экономично для заданных параметров парогенераторов обеспечивать необходимую чистоту пара и допустимые интенсивности процессов коррозии и накипеобразования.
Основными источниками поступления примесей в питательную воду являются химически очищенная вода, восполняющая потери пара и конденсата, коррозия конденсатного и питательного трактов и присосы охлаждающей воды в конденсаторе. Все основные физико-химические характеристики питательной воды должны определяться непосредственно перед входом в парогенераторы.
В настоящее время имеются возможности практически полногоустранения из питательной воды любых примесей при помощи глубокой деаэрации и полного обессоливания как добавочной воды, так и конденсата. Однако применение таких систем подготовки воды дорогостояще и экономически не всегда оправдывает себя даже в установках сверхвысоких параметров.
Оптимальная для данной паросиловой установки схема подготовки добавочной воды должна выбираться на основе техникоэкономического сопоставления возможных вариантов. Выбранный вариант должен гарантировать при любых режимах эксплуатации содержание в питательной воде нежелательных примесей в допустимых количествах. Опыт эксплуатации современных ТЭС позволяет иметь в распоряжении проектировщиков конкретные сведения по максимально допустимым количествам применительно к различным теплосиловым установкам. Для вновь создаваемых схем ЯЭУ можно опираться на эти данные с внесением необходимых коррективов.
Так содержание солей жесткости (Са и Mg) в питательной воде должно быть ограничено в любом случае 1мкг-экв/кг с существенным понижением при более высоких давлениях. Такое количество в воде солей жесткости дает возможность во многих случаях эффективно использовать бесфосфатный водный режим, отдавая предпочтение в случае необходимости комплексному режиму. Количество кислорода в питательной воде должно быть ограничено 20 мкг/кг для установок с давлением 4—10 МПа и 10 мкг/кг для установок с более высоким давлением. Наличия свободной угольной кислоты в питательной воде не должно быть.
Для парогенератора, работающего в нормальных условиях, реакция питательной воды должна быть щелочной (рН>7).
Таблица 10.2. Нормы питательной воды парогенераторов ТЭС, работающих на органическом топливе
* Если в схеме ТЭС на докритические параметры пара не предусмотрена очистка всего конденсата, то ПТЭ допускает содержание в питательной воде соединений натрия до 10 мкг/кг.
** Для случая, когда трубки теплообменников в конденсатно-питательном тракте выполнены из медьсодержащих материалов; если трубки всея теплообменников выполнены ив нержавеющей стали, то рн=9,5.
*** Если в конденсатно-питательном тракте установлены теплообменники с трубками из нержавеющей стали, то допустимое содержание меди в питательной воде не должно превышать 2 мкг/кг.
**** До конденсатоочистки.
При этом следует иметь в виду, что при подготовке добавочной воды по схеме обессоливания слабощелочная реакция питательной воды может быть
получена только при вводе в нее аммиака или аминсодержащих соединений.
Содержание оксидов железа можно допускать до значений, меньших предела их растворимости в воде при температуре, равной температуре воды на выходе из экономайзера, — это предотвратит их выпадение из раствора во всем пароводяном тракте (оксиды железа имеют отрицательный температурный коэффициент растворимости).
Из-за высокой способности кремниевой кислоты к растворению в насыщенном паре даже при умеренных параметрах необходимо строгое ограничение ее содержания в питательной воде.
Необходимо обращать внимание и на количество содержащихся в питательной воде нитритов и нитратов как возможных интенсификаторов коррозии.
В табл. 10.2 представлены приблизительные нормы качества питательной и продувочной воды применительно к парогенераторам, работающим на органическом топливе.
Как уже говорилось, на эти показатели можно ориентироваться при разработке новых поколений АЭС, но с учетом их специфики. Для существующих АЭС показатели водного режима парогенератора устанавливались также с учетом опыта ТЭС, а для парогенераторов АЭС с ВВЭР эти показатели сформулированы уже в виде официальных норм.
Таблица 10.3. Нормы питательной и продувочной воды горизонтальных парогенераторов АЭС с водным теплоносителем
Нормируемый показатель | Питательная | Продувочная |
Общая жесткость, не более, мкг>экв/кг | 0,5 |
|
Хлориды (в пересчете на С1—), не более, мкг/кг | — | 1000 |
Кремниевая кислота (в пересчете на Si02), не более, мкг/кг | 25 | 5000 |
Соединения железа (в пересчете на Fe), не более, мкг/кг | 20 | — |
Соединения меди (в пересчете на Си) в воде перед деаэратором, не более, мкг/кг | 10 | — |
Кислород перед деаэратором за последним ПНД* (до точки ввода обескислороживающих химических реагентов или при временном прекращении дозирования этих реагентов, если они вводятся до последнего ПНД), не более, мкг/кг | 30 |
|
Кислород после деаэратора (до точки ввода обескислороживающих химических реагентов или при временном прекращении дозирования этих реагентов, если они вводятся до деаэратора), не более, мкг/кг | 10 |
|
Показатель pH (при 25 °С) | 9,1±0,1 | — |
Избыток гидразина (в пересчете на N2H4), мкг/кг | 20—60 | — |
Масла и тяжелые нефтепродукты (до конденсатоочистки), не более, мкг/кг | 0,1 |
|
* ПНД — подогреватель низкого давления.
В табл. 10.3 представлены разработанные нормы водного режима для парогенераторов с водным теплоносителем и с теплопередающей поверхностью из аустенитной нержавеющей стали при отсутствии в схеме станции 100 %-ной конденсатоочистки. В настоящее время принято решение такую очистку конденсата осуществлять на всех вновь вводимых блоках АЭС с ВВЭР. Нормы питательной воды для этих блоков представлены в § 10.7. Нормирование предельного содержания в питательной воде гидразина необходимо до тех пор, пока обработка ее этим химическим реагентом будет обязательной (см. § 10.6).
Возможные схемы водоподготовки для парогенераторов АЭС. Определение рациональной схемы водоподготовки осуществляется на основе данных по требуемому качеству питательной воды. Расчеты по составу примесей питательной воды должны проводиться с составлением баланса потоков воды и пара для всего пароводяного цикла станции.
Вели расчетные характеристики чистоты питательной воды меньше минимально допустимых, то нет оснований для выбора сложных и дорогостоящих систем водоподготовки. При получении расчетных характеристик, превышающих минимально допустимые, переход на сложные системы водоподготовки следует осуществлять только тогда, когда методы водного режима не дают возможности получить нужное качество пара и парогенераторной воды. Наиболее вероятные схемы подготовки добавочной воды представлены в табл. 10.4.
Таблица 10.4. Некоторые методы и схемы подготовки добавочной воды для парогенераторов АЭС
Методы и схемы подготовки добавочной воды | Область применения |
Водород—натрий-катионирование | АЭС с ПГ средних параметров при изготовлении их поверхностей теплообмена из углеродистых сталей. |
Обессоливание без обескремнивания | АЭС с ПГ средних давлений при изготовлении |
с применением слабоосновного | их поверхностей теплообмена из аустенитных |
анионита | нержавеющих сталей при замене продувочной воды обессоленной |
а) одноступенчатое | АЭ с барабанным ПГ средних давлений при обработке воды парогенераторов в ионообменной установке |
б) двухступенчатое | АЭС с ПГ высокого [давления при обработке воды парогенераторов в ионообменной установке |
в) трехступенчатое | АЭС на закритические параметры пара |
Испарители | Та же, что и для схем обессоливания с обескремниванием |
Особое внимание необходимо будет обращать на чистоту питательной воды, если одно из новых поколений АЭС пойдет по линии использования циклов закритических параметров. Для них будет обязательным сочетание полного химического обессоливания добавочной воды с обессоливанием всего конденсата турбин.
Для удаления из питательной воды оксидов железа в тракте питательной воды необходима установка специальных фильтров. В настоящее время установлено, что для АЭС наиболее целесообразно применение химического обессоливания добавочной воды и 100 %-ная очистка конденсата. Видимо, этот подход следует распространить на все типы паротурбинных АЭС.
