Организация водного режима 2 контура ЯЭУ с ВВЭР

Основными контролируемыми показателями качества рабочей среды в системах второго контура являются:

- удельная электропроводимость с Н – катионированием пробы (Х_{н 25°}с) и без Н - катионирования (Х_25°С);

- величина рН _25°С;

- концентрация растворенного кислорода (О₂);

- концентрация хлорид-ионов (СL);

- концентрация ионов железа (Fе);

- концентрация ионов меди (Сu);

- концентрация ионов натрия (Na);

- концентрация гидразина (N₂Н₄);

- концентрация аммиака (NНз);

- концентрация морфолина (при ведении морфолинового ВХР!);

- жесткость общая (Ж_о);

- прозрачность (Пр);

- концентрация углекислоты (СО₂);

- масла и тяжелые нефтепродукты;

- концентрация кремниевой кислоты (SiO₂).

Рассмотрим характеристики основных контролируемых показателей качества рабочей среды второго контура.

Величина рН.

Величина рН в питательной воде в пределах от 8,8 до 9,3 ед. поддерживается за счет аммиака, образующегося при термическом разложении в питательном тракте гидразин-гидрата, вводимого в основной конденсат, или совместного дозирования гидразин-гидрата и аммиака (морфолина или этаноламина) в питательную воду ПГ.

Повышенная концентрация гидроксид-ионов способствует упрочению защитных пленок на поверхности металла и снижению скорости коррозии конструкционных материалов КПТ.

Удельная электрическая проводимость (X)

Удельная электрическая проводимость характеризует условное солесодержание рабочей среды и обуславливается концентрацией диссоциированных газов, нелетучих примесей и собственной проводимостью воды.

Значения электропроводимости Н-катионированной пробы, определяемые кондуктометром, наиболее полно характеризуют интегральную концентрацию всех присутствующих в пробе минеральных примесей, не поглощаемых Н-катионитовым фильтром (хлорид-ионы, сульфат-ионы, углекислота и др.).

При величине удельной электропроводимости Н-катионированной пробы от 0,2 до 0,4 мкСм/см содержание растворенных солей в анализируемой среде находится в пределах от 0,3 до 0,6 мкг-экв/дм³ (при температуре 25 ^оС).

Для обнаружения увеличения содержания нелетучих примесей в конденсате турбины (за счет присосов охлаждающей воды), используются дифференциальные кондуктометры, работа которых основана на сравнении удельных электрических проводимостей пробы контролируемых потоков.

Концентрация ионов натрия (Na)

Соли натрия попадают в основной конденсат с присосами охлаждающей воды, при нарушениях в работе сетевых подогревателей, СВО-5, регенеративных теплообменников и с подпиткой КПТ ХОВ.

Загрязнение конденсата натрием возможно после фильтров БОУ в случае некачественного разделения ионитов перед регенерацией и перевода части катионита в натриевую форму во время пропуска регенерационного раствора щелочи.

Повышенные концентрации ионов натрия в КПТ и котловой воде ПГ способствуют повышению щелочности среды, что приводит к щелочной хрупкости в трещинах, щелевых зазорах перлитных и аустенитных сталей (особенно при образовании соединений NaOH, NaHCO₃, Na₂CO₃).

Концентрация ионов натрия в конденсате регламентируется также в связи с ограниченной способностью БОУ поглощать этот ион, так как ион натрия является наименее сорбируемым катионом в сравнении с аммиаком и катионами кальция и магния.

Концентрация хлорид-ионов (Сl)

Влияние хлоридов на коррозию хромникелевых нержавеющих сталей основано на разрушении защитной пассивной пленки на поверхности металла вследствие образования растворимого хлорида хрома.

Разрушение защитной пленки происходит по границам кристаллов, что приводит к коррозионному растрескиванию. Процессу способствует кислород, который играет роль деполяризатора.

Хлориды также являются стимуляторами кислородной коррозии углеродистой стали. Ионы хлора способны адсорбироваться окисными пленками и вытеснять из них кислород. В результате такой замены в точках адсорбции получается растворимое хлористое железо, металл при этом окисляется и подвергается дальнейшей коррозии.

Основными источниками поступления хлоридов являются присосы охлаждающей воды в конденсаторах, нарушения в работе ПСВ, ХВО, СВО-5, РТО, применение некачественных химических реагентов.

Концентрация ионов железа (Fе)

Основную массу загрязнений в нерастворенном состоянии составляют продукты коррозии конструкционных материалов пароводяного тракта. В основном это оксиды железа, меди. Концентрация железа характеризует протекание процессов коррозии и эрозии конструкционных материалов, массопереноса, смыва отложений во время переходных режимов работы оборудования второго контура.

Концентрация ионов меди (Сu)

Концентрация меди характеризует протекание коррозионных процессов медьсодержащих теплообменных трубок конденсаторов турбин, ПНД, эжекторов, ПСВ. Поступление меди в ПГ способствует протеканию электрохимической коррозии железосодержащих сплавов, поэтому превышение концентрации меди в КПТ может привести к преждевременному износу оборудования.

Концентрация растворенного кислорода (О₂)

Коррозионная активность конденсата и ПВ обусловлена присутствием в них кислорода и угольной кислоты. Поступление этих агрессивных газов в КПТ возможно вследствие присосов воздуха через неплотности вакуумной системы конденсаторов турбин, с подпиткой ХОВ. Гидразинная обработка КПТ в сочетании с термической деаэрацией являются основными способами предупреждения кислородной коррозии конструкционных материалов оборудования питательного тракта, снижения содержания продуктов коррозии в паровом тракте

Концентрация гидразина (N₂H₄)

Гидразин-гидрат используют для создания восстановительной среды, в которой образуется защитный магнетитный слой Fe₃O₄, предохраняющий поверхность металла от коррозии, для химического связывания остаточного кислорода, для повышения рН среды до нормируемых значений за счет образования аммиака вследствие термического разложения гидразина, для подавления углекислотной коррозии, а также создания условий для снижения коррозии медьсодержащих сплавов оборудования второго контура.

Взаимодействие гидразина с кислородом и оксидами металла протекает по следующим химическим реакциям:

N₂H₄ + O₂ = N₂ + 2H₂O

6Fe₂O₃ + N₂H₄ = 4Fe₃O₄ + N₂ + 2Н₂O

2Fе₃O₄ + N₂H₄ = 6FеО + N₂ + 2Н₂О

2Сu₂O + N₂H₄ = 4Сu + N₂+ 2H₂O

2СuO + N₂H₄ = 2Сu + N₂ + 2H₂O

Гидразин-гидрат в конденсатном тракте восстанавливает оксиды меди и железа, переводя их в формы низшей валентности, способные создавать защитные пленки на поверхности латуни и перлитной стали.

Концентрация аммиака (NH₃)

Величину рН питательной воды ПГ в пределах от 8,8 до 9,3 можно обеспечить созданием концентрации аммиака в паровом тракте от 100 до 500 мкг/дм³ путем дозирования раствора аммиака в КПТ. Аммиак в питательной воде образуется и в результате термического разложения избыточного гидразина:

3N₂H₄ = 4NH₃ + N₂

3N₂H₄ = 2NH₃ + 2N₂ + 3H₂

В КПТ аммиак нейтрализует остатки угольной и других кислот, снижая тем самым скорость коррозии конструкционных материалов:

NH₄OН + Н₂СО₃ = NH₄НСОз + H₂O

NH₄OН + CH₃COОH = CH₃COОNH₄ + Н₂O

Для создания коррозионно-безопасных условий работы трубной системы конденсаторов, концентрация аммиака за последним ПНД по ходу рабочей среды должна быть не более 500 мкг/дм³, так как высокая концентрация аммиака в КПТ способствует увеличению скорости коррозии медьсодержащих конструкционных материалов оборудования второго контура.

Аммиак в присутствии кислорода способствует увеличению скорости коррозии медьсодержащих конструкционных материалов по реакции:

2Ме + О₂ + 8 NН₃ + 2Н₂О = 2Ме(NН₃)₄²⁺ + 4ОН^-

Где Ме – медь или цинк.

Концентрация морфолина

При ведении корректирующего морфолинового ВХР второго контура в питательную воду ПГ нужно производить дозировние морфолина. Концентрация морфолина от 2 до 5 мг/дм³ позволяет довести величину рН в питательной воде до 9,3 единиц, при этом стабильно поддерживать значение показателя рН продувочной воды парогенераторов в установленных пределах.

ОС₄Н₈NН + Н₂О = ОС₄Н₈NН₂⁺ + ОН^-

Морфолин нейтрализует в рабочей среде второго контура двуокись углерода при рН менее 10,0 единиц с образованием бикарбонатов

ОС₄Н₈NН + СО₂ + Н₂О = ОС₄Н₈NН₂⁺ + НСО₃^-

и при рН среды более 10,0 единиц с образованием карбонатов

2ОС₄Н₈NН + СО₂ + Н₂О = (ОС₄Н₈NН₂⁺)₂ + СО₃^2-

Обработка рабочей среды второго контура раствором морфолина способствует снижению концентрации аммиака в КПТ, предотвращая возможность "вымывания" меди с поверхностей оборудования конденсатного тракта, изготовленного из сплава МНЖ. Дозирование морфолина в питательную воду парогенераторов снижает скорость протекания коррозинно-эрозионных процессов металла оборудования, уменьшая концентрацию продуктов коррозии и, как следствие, снижается степень загрязненности теплопередающих поверхностей парогенераторов.

Морфолиновый ВХР 2-го контура был внедрен на Украине в сережине 90-х – начале 2000-х, а также на первом блоке Ростовской АЭС в 2001 году, поскольку в его достройке активно принимали участие специалисты украинского Энергоатома. Аналогичными с морфолином свойствами обладает и гидроксиламин. Достоинством последнего агента является более высокая эффективность при существенно меньшей цене. Поэтому в России проводится программа перевода АЭС на гидроксиламиновый ВХР второго контура.

Концентрация кремниевой кислоты (H₂SiO₃)

Источниками попадания кремниевой кислоты в КПТ являются присосы ох­лаждающей воды в конденсаторы турбины, подпитка ХОВ, вода дренажных баков. Силикаты в воде могут быть в растворенной или коллоидной форме. Последние значительно хуже задерживаются анионитом и поступаютв ПВ, ПГ,частично осаждаются в проточной части турбин. Силикаты обладают малой растворимостью в воде, способствуя шламообразованию на теплопередающих поверхностях оборудования второго контура.

Дата добавления: 2014-01-07