Тема: Система предварительной очистки добавочной воды 1. Назначение, состав и маршруты потоков сред. 2. Конструкция и работа осветлителя. 3. 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 химически очищенная вода, прошедшая предочистку и обессоливающую установку ХВО. Качество теплоносителя поддерживается воднохимическим 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 существующей 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 устанавливаются 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. 00042012
Нормы качества теплоносителя при работе энергоблока на мощности более 50% Nном Нормируемые показатели Наименование показателей Концентрация хлорид-иона, мг/дм 3 Концентрация растворенного кислорода, мг/дм 3 Концентрация растворенного водорода, мг/дм 3 Диапазон допустимых значений первый уровень второй уровень третий уровень не более 0, 1 - cвыше 0, 1 до 0, 2 свыше 0, 2 не более 0, 005 свыше 0, 005 до 0, 02 cвыше 0, 02 до 0, 1 свыше 0, 1 cвыше 7, 2 до 9, 0 или менее 1, 3 до 0, 5 свыше 9, 0 или менее 0, 5 От 2, 2 до 4, 5 Наименование показателей Суммарная молярная концентрация щелочных металлов (K+Li+Na) (в зависимости от текущей концентрации борной кислоты) Отклонения от допустимых значений свыше 4, 5 до 7, 2 или менее 2, 2 до 1, 3 Контрольные уровни Зона А на рисунке 5. 1 Зона Б на рисунк е 5. 1 Зоны В и Г на рисунке 5. 1 Зона Д на рисунк е 5. 1
Диагностические показатели Удельная электропроводность, мк. См/см От 20 до 200 Концентрация аммиака, мг/дм 3, не менее 5, 0 Концентрация железа, мг/дм 3, не более 0, 05 Концентрация нитрат-иона, мг/дм 3, не более 0, 2 Концентрация фторид-иона, мг/дм 3, не более 0, 05 Концентрация сульфат-иона, мг/дм 3, не более 0, 1 Наименование показателей Концентрация ООУ, мг/дм 3, не более Контрольные уровни 0, 5
Для II контура ВХР определяется коррекционной обработкой рабочей среды гидразин-аммиаком и подщелачиванием гидроокисью лития (при р. Н продувочной воды ПГ не менее 8, 3 ед. ). На АЭС России и Украины нашел применение морфолиновый и этаноламиновый режимы II контура. Нормы качества показателей ВХР II контура изложены в отраслевом стандарте концерна «Росэнергоатом» СТО 1. 1. 1. 07. 003. 08182010
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 HCO 3 - практически полностью, а концентрация иона СО 32 - 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 предусматривается утилизация: • промывочных вод механических фильтров; • взрыхляющих вод ионитовых фильтров системы обессоливания; • промывочных вод ЭМФ в блочных обессоливающих 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 Узел коагулянта БОМ БП ОСВ НЧВ МФ Узел известкового молока Приямок В систему обессоливания БШВ Исходная вода На шламоотвал
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 1 ОС – осветлители; 1 ПБ, 2 ПБ – баки коагулированной воды; 1 МФ-7 МФ – механические фильтры; БС – бак-сатуратор; 1, 2, 3 БНРИ – баки насыщенного раствора извести; 1, 2 МКГ – 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 осветлитель с целью осветления и умягчения исходной воды. Система сжатого воздуха предназначена для проведения операций по взрыхлению МФ. Система нейтрализации сбросных вод предназначена 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 объединенном 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 сварной сосуд, установленный вертикально, снабженный технологическими штуцерами КИП. Технологические штуцера предусматривают ввод исходной воды, известкового раствора и коагулянта, ввод промывочной воды, отвод шлама, контроль высоты шламового фильтра, химконтроль.
КОНСТРУКЦИЯ ОСВЕТЛИТЕЛЯ воздухоотделитель кольцевой желоб шламоприемные окна Б шламоуплотнитель нижняя горизонтальная решетка среды зона контактной зона осветления ж смеситель сопловое устройство ДГ В А Е грязевик
Схема осветлителя Вода на промывку 2 1 4 3 5 1 – приемный короб; 6 2 – дроссельная заслонка; 7 3 – воздухоотделитель; 4 – сопла; 8 5 – кольцевой желоб; 6 – горизонтальная решетка; Осветленная вода 9 10 11 Коагулянт 12 15 7 – зона осветлителя; 8 – «шламовый фильтр» ; 9 – шламоотводящие трубы; 10 – смесительная решетка; 11 – вертикальные перфорированные решетки; Сырая вода Известь 12 – шламоуплотнитель; 13 14 Дренаж, продувка грязевика Дренаж, продувка шламоуплотнитель 13 – сопловое устройство; 14 – грязевик; 15 – камера смешения.
Процесс осветления в осветлителе происходит 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 фиксированном положении. Стационарный режим работы осветлителя 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 СО 2; • удаление из воды магниевой жесткости и замена ее на кальциевую: СО 2 + Са(ОН)2 → Са. СО 3↓ + Н 2 О Са(НСО 3)2 + Са(ОН)2 → 2 Са. СО 3↓ + 2 Н 2 О Mg(HCO 3)2 + 2 Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2 Ca. CO 3 ↓ + 2 H 2 O Mg. Cl 2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 ↓ + Ca. Cl 2 Mg. SO 4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + Ca. SO 4 4 Fe(HCO 3)2 + 8 Ca(OH)2 + O 2 → 4 Fe(OH)3↓ + 8 Ca. CO 3↓ + 6 H 2 O Fe 2(SO 4)3 + 3 Ca(OH)2 → 2 Fe(OH)3↓ + 3 Ca. SO 4 H 2 Si. O 3 + Ca(OH)2 → Ca. Si. O 3↓ + 2 H 2 O
Коагуляция предназначена для: • удаления коллоидных примесей исходной воды; • образования комплексного, рабочего шлама: Fe. SO 4 + Ca(OH)2 → Fe(OH)2 + Ca. SO 4 4 Fe(OH)2 + O 2 + H 2 O → 4 Fe(OH)3↓
Показатели воды до и после осветлителя Единицы измерения До осветлителя (усредненные показатели р. Стырь) После осветлителя Жесткость Жобщ мг ·экв/дм 3 3, 3 – 7, 2 1, 8 Щелочность Щ 0 мг·экв/дм 3 2, 6 – 6, 3 1, 6 Жесткость карбонатная ЖК мг·экв/дм 3 0, 8 0, 3 Жесткость некарбонатная ЖНК мг·экв/дм 3 – 1, 6 Кальций Са 2+ мг·экв/дм 3 2, 5 – 5, 8 1, 6 Магний Mg 2+ мг·экв/дм 3 0, 6 – 0, 13 0, 2 Натрий + калий Na+ + K+ мг·экв/дм 3 0, 3 – 4, ! 0, 5 Сульфаты SO 42– мг·экв/дм 3 0, 5 – 3, 1 1, 5 Хлориды Cl– мг·экв/дм 3 0, 6 – 1, 6 0, 6 Величина р. Н Ед. 6, 9 – 8, 4 – Наименование показателей
3 вопрос. Конструкция и работа механического фильтра Фильтрование воды через фильтрующий слой происходит 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 МЕХАНИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА В верхние дренажнораспределительные устройства А анкерные трубы фильтрующий материал А кожух фильтра А Б В промежуточное плоское днище А фильтрующий материал нижние дренажнораспределительные устройства Б опоры
По мере работы фильтра увеличивается количество 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 отключается от рабочих магистралей для промывки фильтрующей 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 промывочной воды. По окончании промывки фильтр включается в работу.
Количество задержанных примесей в 1 м 3 фильтрующего материала характеризуется величиной удельной грязеемкости. При фильтрации известкованной воды удельная грязеемкость для антрацитовой загрузки равна 1750 г/м 3. 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 фильтрования. При указанных размерах глубины засыпки слоев и скорости фильтрования воды около 10 м 3/ч гранулометрический состав фильтрующих материалов выбирают, исходя из данных таблицы Гранулометрический состав двухслойной загрузки осветлительных фильтров Диаметр зерен, мм Фильтрующий материал минимаксимальный эквивалентный Коэффициент неоднородности зерен Высота слоя, мм Кварцевый песок 0, 5 1, 2 0, 8 2 500 Антрацит 0, 8 1, 1 2 500
На схеме представлен двухслойный осветлительный фильтр. 1 – верхнее распределительное устройство; 2 – монтажный люк; 3 – нижнее распределительное устройство; 4 – фильтрующие слои; 5 – опоры. После механической очистки умягченная вода подается на «цепочки» обессоливания.
Контролируемые параметры системы предочистки (с осветлителем ВТИ-400) Нормируемый показатель Ед. измерения Нормируемое значение ед. 10, 1 10, 4 Щелочность общая мг-экв/ дм 3 0, 5 0, 6 Щелочность гидратная мг-экв/ дм 3 0, 05 0, 3 Жесткость общая мг-экв/ дм 3 1, 6 1, 8 Прозрачность по кресту, не менее см 35 Расход сырой воды на осветлитель м 3/ч 400 ºС ~ 35 кгс/см 2 6 м 3/ч 150 Давление на входе МФ кгс/см 2 5, 5 Давление на выходе МФ кгс/см 2 5 Перепад давления на МФ кгс/см 2 0, 5 р. Н Температура сырой воды Давление воды перед осветлителем Расход воды на МФ При ΔР на МФ – ≥ 1 кгс/см 2 фильтр выводится на взрыхляющую промывку Расход умягченной воды на промывку МФ м 3/ч 350
Контролируемые параметры системы предочистки (с осветлителем ВТИ-400) • • • • р. Н - 10, 1 10, 4 ед; щелочность общая – 0, 5 0, 6 мг · экв/дм 3; щелочность гидратная – 0, 05 0, 3 мг · экв/ дм 3; жесткость общая – 1, 6 1, 8 мг · экв/ дм 3; прозрачность по кресту, не менее – 35 см; расход сырой воды на осветлитель – 400 м 3/ч; температура сырой воды – ~ 35ºС; давление воды перед осветлителем – 6 кгс/см 2; расход воды на МФ – 150 м 3/ч; давление на входе МФ – 5, 5 кгс/см 2; давление на выходе МФ – 5 кгс/см 2; перепад давления на МФ – 0, 5 кгс/см 2; при ΔР на МФ – ≥ 1 кгс/см 2 фильтр выводится на взрыхляющую промывку; • расход умягченной воды на промывку МФ – 350 м 3/ч.
Выводы Система предварительной очистки добавочной воды играет важную роль в химической технологии теплоносителя АЭС. Ей отведена начальная стадия в этой технологии, связанной с очисткой от органических веществ, удалением углекислоты, заменой магниевой жесткости на кальциевую, осветление и подготовку частично умягченной воды для дальнейшего глубокого обессоливания.
Скачать презентацию Тема Система предварительной очистки добавочной воды 1 Назначение
Система предварит. очистки добавочной воды.ppt