Тема: Система обессоливания добавочной воды Назначение, маршруты потоков

Тема: Система обессоливания добавочной воды Назначение, маршруты потоков сред, конструкция ионообменных фильтров. Процессы обработки воды на ионообменных фильтрах. Контролируемые параметры. Литература: Учебное пособие «Системы и оборудование химических цехов АЭС». Обучающий компьютерный курс «Вода» 4 раздел. Техническое описание системы «OUА».

1 вопрос. Назначение, маршруты потоков сред, конструкция ионообменных фильтров Система обессоливания добавочной воды (OUА) предназначена для получения обессо-ленной воды, которая в дальнейшем направ-ляется на: заполнение и отмывку первого и второго контуров перед пуском энергоблоков; восполнение потерь воды и пара первого и второго контуров при работе энергоблоков на мощности; собственные нужды ХВО, СВО, БОУ; электролизную.

Маршруты потоков сред Вода, прошедшая предварительную очистку на установке предочистки поступает на цепочку обессоливания: сначала на I ступень, а потом на II ступень, фильтры смешанного действия являются III-ей ступенью обессоливания. Для исключения возможности попадания ионо-обменной смолы в тракт 1 и 2 контуров с обессоленной водой, в случае нарушения дренажной системы фильтров, устанавлива-ется ловушка зернистых материалов в каждой цепочке обессоливания. Пройдя цепочку обессоливания добавочная вода направляется в баки запаса конденсата (БЗК), откуда насосами обессоленной воды подается потребителям.

В процессе работы установки ионообменные фильтры в результате истощения ионообменной загрузки, выводятся на регенерацию. Для восстановления объемной емкости – шихту регенерируют регенерационными растворами H2SO4 и NaOH. Регенерационные воды сбра-сываются в баки-нейтрализаторы, а воды от взрыхления фильтров поступают в БОМ сис-темы «OUC». Система обессоливания добавочной воды размещается в фильтровальном зале поме-щения химводоочистки.

предвключенный Н-катионитовый фильтр; Н-катионитовый фильтр первой ступени; ОН-анионитовый фильтр первой ступени; бак частично обессоленной воды; насосы бака частично обессоленной воды; Н-катионитовый фильтр второй ступени; ОН-анионитовый фильтр второй ступени; фильтр смешанного действия; ловушка зернистых материалов; насосы обессоленной воды. Компоненты системы обессоливания добавочной воды

Система обессоливания добавочной воды 1 – катионитовый фильтр предвключенный; 2 – катионитовый фильтр I ступени; 3 – анио-нитовый фильтр I ступени; 4 – бак частично обессоленной воды; 5 – насос частично обессоленной воды; 6 – катионитовый фильтр II ступени; 7 – анионитовый фильтр II ступени; 8 – фильтр смешанного действия; 9 – бак запаса чистого конденсата.

Общий вид фильтров «цепочки» обессоливания

Кроме основных компонентов установка обессоливания включает вспомогательные сис-темы. К ним относятся: Система реагентов, предназначенная для подачи концентрированных растворов H2SO4 и NaOH в баки-мерники кислоты и щелочи. Система нейтрализации сбросных вод, пред-назначенная для сбора и удаления послере-генерационных вод, образующихся в резуль-тате проведения регенерационных операций на оборудовании системы. Система сбора вод, образующихся в резуль-тате проведения операций взрыхления на фильтрах цепочки обессоливания.

Внешний вид баков-мерников и насосов дозаторов серной кислоты

Конструкция ионообменных фильтров Каждый фильтр, входящий в систему обессоливания (Нпр, Н1, Н2, А1, А2, ФСД) представляет собой цилиндрический вертикальный сосуд с внутренней химзащитой от коррозии. Фильтры обвязаны системой наружных трубопроводов для подвода и отвода воды и регенеративных растворов. Для внутреннего осмотра и ремонта они имеют верхний и нижний лазы. Внутри каждого фильтра смонтированы верхнее распределительное устройство (ВРУ), нижнее распределительное устройство (НРУ), а ФСД имеет еще и СРУ, служащее для равномерного распределения и сбора воды и регенерационных растворов по сечению фильтра. Нижнее днище фильтров залиты кислотоупорным бетоном, поверх которого нанесен защитный слой мастики «битуминоль» до уровней щелей НРУ. Во избежание выноса мелких фракций ионита через щели НРУ во все фильтры кроме ФСД загружен подстилочный слой антрацита высотой 150 мм.

Схема фильтра 1 – верхнее глубоко выпуклое днище; 2 – верхняя водораспределительная система; 3 – консольная опора; 4 – смотровые окна; 5 – цилиндрический кожух; 6 – нижнее глубоко выпуклое днище; 7 – нижняя водосборная система; 8 – опора.

Фильтр смешанного действия 1 - перепускная трубка; 2 - заполняющее ВРУ (ЗВРУ); 3 - нижнее распределительное устройство (НРУ); 4 - перепускное нижнее распределительное устройство (ПНРУ); 5 - среднее распределительное устройство (СРУ); 6 - сигнальная трубка; 7 - перепускное ВРУ (ПВРУ); 8 - верхнее распределительное устройство (ВРУ).

Вопрос 2. Процессы обработки воды на ионообменных фильтрах. Контролируемые параметры. В ядерной энергетике применяются в основном следующие отечественные ионообменные материалы: сульфоуголь СК-1 в водородно-солевой форме (Н+-форма, Na+-форма); катионит КУ-2-8 в водородно-солевой форме (Н+-форма, Na+-форма); анионит АВ-17-8 в гидроксильно-солевой форме (ОН--форма, Cl--форма); анионит АН-31 в гидроксильно-солевой форме (ОН--форма, Cl--форма); катионит КУ-2-8 чс в водородной форме (Н+-форма); анионит АВ-17-8 чс в гидроксильной форме (ОН—форма). Качество ионитов определяется рядом физико-химических и технологических свойств, важнейшими из которых являются: фракционный состав; насыпная плотность; химическая стойкость; механическая и осмотическая прочность; содержание влаги; обменная емкость.

Схематически формулу катионита КУ-2-8 и анионита АВ-17-8 можно представить в следующем виде Сущность ионного обмена заключается в извле-чении из водных растворов различных ионов посредством обмена их на другие ионы, входящие в состав фильтрующих материалов ионитов. Обработка воды методом ионного обмена экономически выгодна при солесодержании воды, не превышающем 1 г/кг. В противном случае ионообменные смолы быстро истощаются. Замена фильтрующего материала, ввиду большей стоимости ионитов, обходится дорого, а регенерация приводит к появлению большого количества вод, требующих нейтрализации.

Упрощенный химизм реакций при ионном обмене представлен ниже:

Все катионы и анионы раствора, поступающие в КФ, АФ, насыщают сначала верхние слои фильтрующего материала. С течением времени, вновь поступающие ионы, обладающие большей электрохимической подвижностью, вытесняют из верхнего слоя ионы, обладающие меньшей электрохимической подвижностью, и последние вступают в реакцию ионного обмена с ниже лежащими слоями фильтрующего материала. Чем меньшей подвижностью обладает ион, тем быстрее наступает его проскок через фильтр и тем медленнее нарастает его концентрация в фильтрате. Электрохимическая подвижность иона зависит от его электри-ческого заряда. По величине электрохимической подвижности ионы распо-лагаются в ряды, так называемые ряды селективности (избирательности). Ряд селективности катионов: Cr2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > NH4+ > Na+ > H+. Ряд селективности анионов: I- > SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > HSiO3- > OH- Из представленных рядов можно видеть, что в фильтрате за катионитовым фильтром первыми появляются ионы Na+, за анионитовым фильтром – ионы кремниевой кислоты HSiO3-, как ионы, обладающие меньшей электрохи-мической подвижностью.

Более подвижные ионы вытесняют менее подвиж-ные, поглощенные ионитом, даже когда их концен-трация намного ниже. Проскок таких сильных ионов, как например Са2+, Сl-, наступает только тогда, когда будут вытеснены более слабые ионы Na+, HCO3- и НSiO3-. Это дает возможность отключать на регенерацию иони-товые фильтры при появлении в фильтрате ионов натрия и кремниевой кислоты. Распределение ионов в слое ионитов: а) – катионита; б) анионита.