Тема: Система предварительной очистки добавочной воды Назначение, состав

Тема: Система предварительной очистки добавочной воды Назначение, состав и маршруты потоков сред. Конструкция и работа осветлителя. Конструкция и работа механического фильтра. Литература: Учебное пособие «Системы и оборудование химических цехов АЭС». Обучающий компьютерный курс «Вода» 1-3 разделы. Техническое описание системы «OUC».

Основой для теплоносителя АЭС является хими-чески очищенная вода, прошедшая предочистку и обессоливающую установку ХВО. Качество теплоносителя поддерживается водно-химическим режимом. ВХР определяет нормы качества теплоносителя, разрабатываемые для всех эксплуатационных режимов АЭС. Эти нормы предусматривают высокую чистоту теплоносителя и являются компромиссными между оптимальными и реально достижимыми при сущест-вующей технологии водоочистки. Показатели качества теплоносителя делятся на нормируемые и диагностические. Для каждого из нормируемых показателей устанавливаются диапазоны допустимых значений и допустимые отклонения от этих значений. Для диагностических показателей уста-навливаются контрольные уровни.

К чистоте воды, которой заполняется I контур, предъявляются высокие требования. Если отложения в ПГ не опасны для металла в плане его разрушения (температура металла всегда ниже температуры теплоносителя), а оказывают влияние на коэффициент теплопередачи (экономичность), то отложения на тепловыделяющих элементах реактора не только снижают коэффициент теплопередачи, но и могут вызвать аварийную ситуацию, связанную с разрушением оболочек ТВЭЛов (температура оболочек ТВЭЛов всегда выше температуры теплоносителя) и как следствие значительной активации теплоносителя за счет выхода в него продуктов деления. После заполнения I контура водой требуемой чистоты можно было ожидать, что высокая чистота теплоносителя будет неизменной. Но при любых условиях эксплуатации оборудования протекают коррозионные процессы, в результате которых в теплоноситель переходят окислы конструкционных материалов.

Особенностью водного режима первого контура АЭС является процесс радиолиза теплоносителя под действием ионизирующего излучения, приводящий к образованию агрессивных агентов, которые увеличивают скорость коррозии конструктивных элементов I контура. Требования к ВХР I контура изложены в отраслевом стандарте концерна «Росэнергоатом» СТО 1.1.1.02.005.0004-2012

Нормы качества теплоносителя при работе энергоблока на мощности более 50% Nном

Для II контура ВХР определяется коррекционной обработкой рабочей среды гидразин-аммиаком и подщелачи-ванием гидроокисью лития (при рН продувочной воды ПГ не менее 8,3 ед.). На АЭС России и Украины нашел применение морфолиновый и этанолами-новый режимы II контура. Нормы качества показателей ВХР II контура изложены в отраслевом стандарте концерна «Росэнергоатом» СТО 1.1.1.07.003.0818-2010

Предварительной очисткой воды называют ряд операций, при которых примеси воды удаляются в виде осадка. В процессе предочистки обычно удаляются: взвешенные и коллоидные примеси; органические вещества, то есть снижается окисляемость на 40-70% от исходной величины; удаляется свободная углекислота и ион HCO3- практически полностью, а концентрация иона СО32- снижается до остаточного содержания 0,5-0,8 мг·экв/кг.

1 вопрос. Назначение, состав и маршруты потоков сред Система предварительной очистки (OUC) предназначена для получения осветленной воды, которая в дальнейшем направляется на обработку в систему обессоливания. Кроме того данной установкой предусмат-ривается утилизация: промывочных вод механических фильтров; взрыхляющих вод ионитовых фильтров систе-мы обессоливания; промывочных вод ЭМФ в блочных обессоли-вающих установках; продувочной воды осветлителя.

Основными компонентами установки являются осветлитель; фильтр механический; узел подачи коагулянта; узел подачи известкового молока; промежуточный бак; бак шламовых вод; бак отмывочных вод механических фильтров; насосы системы.

МАРШРУТЫ ПОТОКОВ СРЕД

Маршруты потоков сред Исходная вода, предварительно подогретая до Т=35ºС в системе подогрева сырой воды, поступает на осветлитель. В осветлителе сырая вода проходит стадии очистки методами известкования и коагуляции, после чего самотеком направляется в промежуточный бак. Из ПБ насосами умягченной воды она направляется на МФ. Пройдя стадию фильтрации на МФ, вода поступает на дальнейшую обработку в систему обессоливания. В результате работы осветлителя образуется избыток шлама, который выводится из осветлителя в бак шламовых вод, либо в приямок осветлителя с дальнейшим сбросом на шламоотвал. Взрыхляющие воды МФ, ИФ сбрасываются в БОМ с дальнейшей обработкой на осветлителе.

Принципиальная схема установки предварительной очистки сырой воды 1ОС – осветлители; 1ПБ, 2ПБ – баки коагулированной воды; 1МФ-7МФ – механические фильтры; БС – бак-сатуратор; 1,2,3БНРИ – баки насыщенного раствора извести; 1,2МКГ – мерники раствора коагулянта; НОСВ – насосы осветленной воды; ННРИ – насосы раствора извести; НДКГ – насосы-дозаторы коагулянта.

Вспомогательные установки системы предочистки Система реагентов предназначена для подачи растворов извести и коагулянта в освет-литель с целью осветления и умягчения исходной воды. Система сжатого воздуха предназначена для проведения операций по взрыхлению МФ. Система нейтрализации сбросных вод пред-назначена для удаления дренажных вод из приямка под осветлителем и подачи этих вод на шламоотвал. Система подогрева сырой воды.

Внешний вид баков-мерников коагулянта, полиакриламида и бака-мешалки известкового молока

Система предочистки размещена в объеди-ненном вспомогательном корпусе, в помещении химводоочистки. Как правило система предочистки включает в себя: два осветлителя; три промежуточных бака; узел дозировки коагулянта; пять насосов умягченной воды; два насоса промывочной воды МФ; бак сбора отмывочных вод; два насоса баков отмывочных вод; два бака шламовых вод; пять механических фильтров.

2 вопрос. Конструкция и работа осветлителя Осветлитель – аппарат естественно-принудительной циркуляции, состоящий из следующих основных узлов: корпуса; воздухоотделителя; соплового устройства; шламоуплотнителя. Осветлитель представляет собой циркуляционный свар-ной сосуд, установленный вертикально, снабженный технологическими штуцерами и штуцерами КИП. Технологические штуцера предусматривают ввод исход-ной воды, известкового раствора и коагулянта, ввод про-мывочной воды, отвод шлама, контроль высоты шламового фильтра, химконтроль.

Схема осветлителя 1 – приемный короб; 2 – дроссельная заслонка; 3 – воздухоотделитель; 4 – сопла; 5 – кольцевой желоб; 6 – горизонтальная решетка; 7 – зона осветлителя; 8 – «шламовый фильтр»; 9 – шламоотводящие трубы; 10 – смесительная решетка; 11 – вертикальные перфорированные решетки; 12 – шламоуплотнитель; 13 – сопловое устройство; 14 – грязевик; 15 – камера смешения.

Процесс осветления в осветлителе проис-ходит в слое взвешенного осадка. Вся масса частиц твердой фазы в этом слое находится в состоянии динамического равновесия. При этом каждая из частиц непрерывно хаотически перемешивается, весь же слой в целом находится в пространстве в фикси-рованном положении. Стационарный режим работы осветли-теля предполагает сохранение постоянства концентрации твердой фазы во взвешенном слое.

Внешний вид осветлителя ВТИ-1000

Химизм процессов обработки воды на осветлителе Известкование предназначено для: снижения жесткости исходной воды за счет удаления ее карбонатной составляющей (щелочности); связывания и удаления из исходной воды растворенного в ней СО2; удаление из воды магниевой жесткости и замена ее на кальциевую: СО2 + Са(ОН)2 → СаСО3↓ + Н2О Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 → 2СаСО3↓ + 2Н2О Mg(HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaCO3 ↓ + 2H2O MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 ↓ + CaCl2 MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaSO4 4Fe(HCO3)2 + 8Ca(OH)2 + O2 → 4Fe(OH)3↓ + 8CaCO3↓ + 6H2O Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)3↓ + 3CaSO4 H2SiO3 + Ca(OH)2 → CaSiO3↓ + 2H2O

Коагуляция предназначена для: удаления коллоидных примесей исход-ной воды; образования комплексного, рабочего шлама: FeSO4 + Ca(OH)2 → Fe(OH)2 + CaSO4 4Fe(OH)2 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3↓

Показатели воды до и после осветлителя

3 вопрос. Фильтрование воды через фильтрующий слой проис-ходит под действием разности давлений на входе и выходе из фильтра. Разность давления воды до и после фильтрующего слоя называется потерей напора в фильтрующем слое. Насыпные механические фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, как правило, после укрупнения их коагулированием в прочные агрегаты, задерживаемые зернистой загрузкой. На АЭС фильтрующим элементом в МФ, как правило, используется антрацит. Антрацит в своем составе имеет незначительное количество кремниевой кислоты, химически стоек. Он является лучшим фильтрующим материалом для осветлительных фильтров. Конструкция и работа механического фильтра

КОНСТРУКЦИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА

По мере работы фильтра увеличивается коли-чество задержанных ГДП – нарастает толщина пленки поверхности зерен загрузки, одновременно увеличивается количество ГДП, отложившейся в толще фильтрующей загрузки. Задержанные частицы со временем заполняют свободный объем между частицами засыпки и увеличивают гидравлическое сопротивление при постоянном расходе воды. По окончании рабочего цикла фильтр отключа-ется от рабочих магистралей для промывки филь-трующей загрузки и удаления задержанных ею механических примесей исходной воды. Промывка осуществляется либо только водой, либо водой и сжатым воздухом в направлении снизу вверх до резкого осветления сбрасываемой в дренаж промы-вочной воды. По окончании промывки фильтр включается в работу.

Количество задержанных примесей в 1 м3 фильтрующего материала характеризуется величиной удельной грязеемкости. При фильтрации известкованной воды удельная грязеемкость для антрацитовой загрузки равна 1750 г/м3. Увеличение грязеемкости фильтров может быть достигнуто применением в них двух- или трехслойной загрузки из материалов различного удельного веса. Верхние слои фильтрующего материала состоят из более крупных зерен меньшего удельного веса – антрацита. В качестве материала для нижних слоев используют более меньшие зерна того же материала или зерна другого материала с большим удельным весом. При таком расположении фильтрующих слоев значительно больший объем порогового пространства используется для задержания ГДП из воды. Вследствие этого грязеемкость двухслойного фильтра повышается в 2…2,5 раза по сравнению с однослойными. Антрацитовую крошку для загрузки фильтров изготовляют из антрацитов марок АП и АК. Глубину обоих слоев фильтрующего слоя двухслойного фильтра принимают в пределах 800…1000 мм. Высота слоя антрацитовой крошки составляет 400…500 мм.

Выбор размера зерен антрацитовой крошки зависит от глубины слоя засыпки в фильтре и скорости филь-трования. При указанных размерах глубины засыпки слоев и скорости фильтрования воды около 10 м3/ч грану-лометрический состав фильтрующих материалов выби-рают, исходя из данных таблицы Гранулометрический состав двухслойной загрузки осветлительных фильтров

На схеме представлен двухслойный осветлительный фильтр. После механической очистки умягченная вода подается на «цепочки» обессоливания. 1 – верхнее распределительное устройство; 2 – монтажный люк; 3 – нижнее распределительное устройство; 4 – фильтрующие слои; 5 – опоры.

Контролируемые параметры системы предочистки (с осветлителем ВТИ-400)

Контролируемые параметры системы предочистки (с осветлителем ВТИ-400) рН - 10,110,4 ед; щелочность общая – 0,50,6 мг · экв/дм3; щелочность гидратная – 0,050,3 мг · экв/ дм3; жесткость общая – 1,61,8 мг · экв/ дм3; прозрачность по кресту, не менее – 35 см; расход сырой воды на осветлитель – 400 м3/ч; температура сырой воды – ~ 35ºС; давление воды перед осветлителем – 6 кгс/см2; расход воды на МФ – 150 м3/ч; давление на входе МФ – 5,5 кгс/см2; давление на выходе МФ – 5 кгс/см2; перепад давления на МФ – 0,5 кгс/см2; при ΔР на МФ – ≥ 1 кгс/см2 фильтр выводится на взрыхляющую промывку; расход умягченной воды на промывку МФ – 350 м3/ч.