Лекция 11. Как уже отмечалось, опыт эксплуатации с использованием ГАВР оказался неудовлетворительным, поэтому на АЭС Украины использовался «усовершенствованный» режим

5.2. Гидразин-гидратный ВР

Как уже отмечалось, опыт эксплуатации с использованием ГАВР оказался неудовлетворительным, поэтому на АЭС Украины использовался «усовершенствованный» режим, который назвали гидразин-гидратным.

Такое название условно. Имеется в виду, что в конденсатно-питательный тракт дозируют преимущественно гидразин, однако сохраняется оборудование и системы, которые при необходности могут дозировать и аммиак. Кроме того термическая нестойкость гидразина, как уже указывалось, ведет к его разложению с образованием аммиака:

3N₂H₄ → 4 NH₃ + N₂.

Таким образом в паре и конденсатно-питательном тракте, независимо от того, или дозируется гидразин с избытком, или аммиак, всегда присутствует аммиак.

Введение гидразина осуществляется перед ПНД (в всасывающую линию КН2) либо (и) в питательную воду на входе в питательный насос. Схема дозирования такая же как и других корректирующих реагентов.

(Режим заимствован из опыта теплоенергетики на органическом топливе. В некоторой литературе по ВХР ТЭС его называют восстановителным водным режимом и относят его к группе “нейтральных” водных режимов, хотя по сути он ближе к ГАВР. Дозирование гидразина ведут при этом на вход КЭН второго подъема и могут сохранять дополнительное дозирование на вход питательного насоса. За счёт разложения избытка гидразина образуется аммиак, который обеспечивает некоторое повышения рН питательной воды приблизительно до уровня рН = 8,5. (Режим разработан ВТИ. Условия его использования: 100 % конденсатоочистка на БОУ; ПНД могут иметь трубки из латуни или из стали; перед введением режима объязательна химочистка блока) уточнить!. Идеология режима состоит в том, что гидразин связывает кислород, который имеется в воде, восстанавливает окислы железа и меди, образует на поверхности теплопередающих трубок защитную пассивирующую пленку, которая предупреждает коррозию. Опыты подтвердили замысел. Нормы состава питательной воды выдерживались. Загрязнения котлов стало меньшим ежели при ГАВР, увеличился фильтроцикл БОУ (до 200 тыс. м³ либо до 200 ч сравнительно с фильтроциклом при ГАВР в 30 ч [2])).

Опыт эксплуатации АЭС на таком режиме в целом дал некоторый эффект, однако неудовлетворенность в целом осталась, как и основные недостатки, присущие ГАВР. Практически не удавалось поддерживать рН как питательной так и парогенераторной воды на уровне (9,0), он оставался на уровне 8,2..8,5, по-прежнему имела место коррозия стали, занос ПГ продуктами коррозии и потребность в регулярных отмывках ПГ.

5.3. Морфолиновый водный режим

Государственные нормативные документы допускают морфолиновый ВР и другие водные режимы после согласования с соответствующими службами.

Такие режимы предполагают дозирования других аминов с сохранением дозирования гидразина, но в меньшем количестве. Имеются исследования, а на АЭС также опыт использования, морфолина, этаноламина. За рубежом более 50 % блоков на подобных АЭС используют морфолин. Как омечалось, этот режим является основным во втором контуре отечественных АЭС. Наибольший опыт его использования накоплен на Южно-Украинской АЭС. На этом ВХР работают ЗаАЭС и ХмАЭС. Для теплоэнергетики использование морфолина не является новым, а некоторые свойства морфолина были исследованы достаточно подробно.

Морфолин С₄H ₉NO принадлежит к групи аминов. Структура строения молекулы, рис.5.2, имеет вид.

NH

/ \

H ₂C CH₂

H ₂C CH₂

\ /

O

Рис.5.2. Структура строения молекулы морфолина

Морфолин поставляют в закрытой герметичной таре. Коцентрированный реагент содержит 99 % вещества.

При растворении в воде, подобно к аммиаку, морфолин ведет себя как слабая щелочь, которая диссоциирует с образованием сложного, способного к комплексообразованию амина и аниона ОН ^-. Условно реакцию взаимодействия морфолина с водой возможно представить в виде:

К_д

М + Н ₂О ↔ МН⁺ + ОН^- .

Образовавшийся, способный к созданию комплексов, катион выступает в качестве ингибитора и позволяет значительно снизить интенсивность коррозии, повысить рН воды. Преимущество перед аммиаком состоит в том, что морфолин более стойкий при высоких температурах (почти в 30 раз), а также имеет значительно меньший коэффициент распределения между водой и паром. Т.е в двухфазной среде при кипении он лучше сохраняется в воде. (При температуре 25 ^оС у морфолина К_с= 0,4, в то время как в аммиака К_с=13. При температуре 300 ^оС у морфолина К_с=1,3, в то время как у аммиака - К_с = 3,7).

Недостатком морфолина является то, что он токсичный, дорогой, для достижения однаковых рН его необходимо больше. При разложении при высоких температурах он образует органические кислоты(уксусную, муравьиную и др.), которые могут накопиться и вызвать в дальнейшем интенсификацию коррозии. Кроме того продукты разложения при ихнем выведении загружают фильтры БОУ, а также становятся причиной преждевременного старения ионитов.

Рассчетное соотношение для дозы морфолина, которая обеспечивает рН = 9, мг/л [11]:

d_м = 24 C _CO2 + 9,6. (5.7)

Реально на ЮАЭС эта доза составляет d_м = 2….5 мг/л.

Опыт работы на этом режиме позволит виявить как положительные так и отрицательные последствия.

В частности межпромывочный период ПГ ЮУАЭС уже превысил 10 лет! Однако использование морфолина безусловно требует високой квалификации, более строгого контроля за состоянием ВР и наличию в теплоносителях на всех участках тепловой схеми морфолина, использование современных приборов для выполнения анализов проб в связи с токсичностью морфолина и большой вероятности его распространения по всему контуру. Безусловным является также усложнение работы СВО-5, где морфолин задерживается и в дальнейшем попадает в регенерационные растворы, а оттуда - на СВО-3. Морфолин разлагается при високой температуре, поэтому в тракте турбины, в отборах пара из ЦВД и ЦНД и в сепарате СПП появляются органические кислоты (муравьиная, уксусная) по некоторым данным их может быть от 5 до 100 мкг/л. Более ответственными становятся нарушения плотности конденсаторных трубок и ухудшение в связи с этим качества конденсата.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие основные особенности, преимущества и недостатки гидразин-гидратного водного режима?

2. Сравните свойства различных аминов, используемых в энергетике.

3. Какие основные особенности, преимущества и недостатки морфолинового водного режима?

4. Каковы дозы морфолина?

5. Схема приготовления и дозирования морфолина.

Дата добавления: 2014-10-15