ОЖИДАЕМАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ЭТАНОЛАМИНОВОГО ВХР-2

Влияние этаноламина на выбросы в окружающую среду ожидаются незначительными.Расчеты показывают, что при этаноламиновом ВХР-2 будет обеспечено соблюдение ПДК этаноламина (ПДК в воде водоемов - 0,5 мг/дм3, для рыбохозяйственных водоемов 0,01 мг/дм3) в сбросных водах.

Ожидается снижение потребления реагентов на ведение коррекционной обработки второго контура и затрат на ведение водно-химического режима второго контура.

Концентрация морфолина для создания рН в питательной воде составляет 2,5 - 3,5 мг/дм³, этаноламина - 0,6 - 0,8 мг/дм³. По оценкам специалистов США стоимость ведения ВХР с морфолином составляет ~450 тысяч $ в год на один блок, с этаноламином ~ 45 тысяч $ в год. Проведенные исследования стоимостной составляющей ведения ВХР 2 контура на Украине показывают: стоимость гидразина- 24,4 грн/кг товарного продукта, годовой расход гидразина 4480 кг товарного, стоимость морфолина - 20 грн/кг, стоимость этаноламина - 10 грн/кг. Ввиду того, что количество морфолина, необходимое для создания величины рН, в 4 раза больше по сравнению с этаноламином, стоимость морфолина в 2 раза выше этаноламина, ожидаемые затраты на ведение ВХР 2 контура с этаноламином в 8 раз меньше, чем с морфолином.

При проведении опытно-промышленных испытаний этаноламинового ВХР-2 на энергоблоке №2 АЭС Богунице (ВВЭР-440) экономия средств по аминам около 4 000 долларов в год при значительно более качественной защите оборудования вторичного контура от эрозии и коррозии.

В отчете по ведению ВХР-2 на АЭС Юнг-Кванг электрической мощностью 1000 МВт (Южная Корея) с коррекционной обработкой рабочей среды этаноламином указывается, что после введения этаноламинового ВХР-2 электрическая мощность энергоблока увеличилась на 9 МВт за счет улучшения теплообмена и уменьшения потерь давления в оборудовании второго контура.

Таким образом этаноламиновый ВХР-2 является перспективным водно-химическим режимом, позволяющим повысить безопасность, надежность, экономичность эксплуатации оборудования, трубопроводов второго контура и он рекомендован для опытно-промышленных испытаний на энергоблоках ОП РАЭС, которые продолжаются.

Ожидаемый эффект от применения в качестве корректирующей добавки этаноламина:

- Снижение скорости коррозии конструкционных материалов второго контура, уменьшение поступления продуктов коррозии в ПГ;

- Обеспечение поддержания нейтрального или слабощелочного рН_t во втором контуре и в объеме ПГ.

- Снижение ионной нагрузки на фильтрующие материалы ФСД БОУ и фильтры очистки продувочной воды СВО-5, снижение катионной электропроводимости питательной и продувочной воды ПГ.

- Снижение потребления реагентов на ведение коррекционной обработки второго контура и затрат на ведение водно-химического режима второго контура.

- Обеспечение качества сбросных вод.

- Увеличение срока службы основного оборудования.

В качестве дополнительного эффекта от использования в качестве корректирующей добавки этаноламина ожидается улучшение ведения водно-химического режима системы охлаждения статора генератора за счет соблюдения нормируемой величины рН 8,5 ±0,5 и уменьшения скорости коррозии меди статора генератора. Ожидается экономический эффект от внедрения этаноламинового ВХР-2 за счет уменьшения прямых эксплуатационных затрат на ведение ВХР-2 и более значительная экономия за счет повышения надежности работы ПГ и другого оборудования.

Отрицательных факторов, влияющих на состояние оборудования и трубопроводов второго контура, организацию ВХР-2 при этаноламиновом режиме не ожидается.

Некоторое предостережения вызывают имеющиеся в литературе данные о том, что этаноламин может вызывать коррозию медистых сплавов.

Первые итоги ведения водного режима с использованием этаноламина на РоАЭС достаточно оптимистичны:

1.Концентрация железа в питательной воде снизилась до 6…8 мкг/л ( против требований норм - 15 мкг/л);

2.Устойчиво обеспечивается рН ( в ПГ – рН=9,1 в сепарате промперегрева – рН=8,9);

3.Расход этаноламина меньше, чем морфолина (концентрация в питательной воде не превышает 500 мкг/л);

4.Денежные затраты почти в 10 раз меньше, чем при морфолиновом режиме.

Есть исследования также по использованию пипередина.

Пиперидин C ₅H ₁₁N в водном расстворе ведет себя как и другие амины, образуя аминокомплекс и диссоциируя с образованием ОН^- . Это обеспечивает водному раствору щелочные свойства. Его структурная формула (рис.5.3).

Реакция взаимодействии с водой может быть записана так.

К_д

ПП + Н ₂О ↔ ППН⁺ + ОН^- .

NH

/ \

H ₂C CH₂

H ₂C CH₂

\ /

СН ₂

Рис.5.3. Структура строения молекулы пиперидина .

Пиперидин является наиболее сильной щёлочью из уже вспоминавшихся аминов. Об этом свидетельствует коэффициент (константа) закона действующих масс для реакций взаимодействия аминов с водой:

При температуре 25 ^оС: у пиперидина рК_д = 2,72,

морфолина рК_д = 5,64,

аммиака рК_д = 4,75

этаноламин рК_д = 4,5.

Опыты использования пиперидина свидетельствует о перспективности его использования, однако у него те же недостатки, что и в морфолина и прежде всего – это его дороговизна.

5.5. Метаборат-литиевый водный режим

Использовался, начиная с 1992г. по 2004г. на ЗаАЭС.

Для этого режима характерно дозирование в теплоноситель второго контура на всасывающую линию КН-2 0,1…0,2 % раствора метабората лития (LiBO₂). Концентрация Li в питательной воде составляет 50…100 мкг/л.

Поскольку это соль слабой кислоты, то её гидролиз в воде ведет к появлению в воде LiOH, а питательная вода и теплоноситель приобретают щелочные свойства.

LiВО₂ + Н₂О = LiОН + НВО₂

Это позволяет устойчиво поддерживать рН парогенераторной воды на уровне 8,3…8,8 против 7,8 …8,2 при ГАВР. После расширителя продувки рН еще выше. Метаборат лития практически весь остается в жидкой фазе.

Приготовления раствора LiBO₂ достаточно сложная задача. Его готовят путем нейтрализации борной кислоты литиевой щёлочью. Процесс многостадийный и требует избытка литиевого щёлочи.

Имеется опыт использование такого режима на блоках ВВЭР АЭС “Ловиза” (Финляндия) и “Козлодуй” (Болгария). Положительными последствиями явилось то, что внутренняя поверхность ПГ и поверхность труб при их осмотре через 2 кампании покрылись плотной оксидной пленкой матового цвета, вероятно ферритом лития - LiFeO₂ . Отложения на поверхности трубок уменьшились и не превышали 10 г/м². Улучшились условия работы БОУ, вырос фильтроцикл, зменшился расход реагентов, в том числе аммиака и гидразина. Однако режим не разрешил всех проблем, как и при ГАВР не разрешена проблема коррозионных повреждений в целом, сохранился занос и накопление шлама в нижней части ПГ (до 1/3 трубчатки). Начали проявляться повреждения в турбине (износ лопаток, занос проточной части). Таким образом и такой режим не разрешил всех задач, поэтому поиск лучшего режима ведется и далее. Как уже отмечалось, сейчас главные ожидания связываются с использованием морфолинового режима, который применяется уже также на Запорожской и Хмельницкой АЭС.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие основные особенности, преимущества и недостатки этаноламинового водного режима?

2. Сравните свойства различных аминов, используемых в энергетике.

3. Экономика этаноламинового ВР.

4. Какие основные особенности, преимущества и недостатки метаборатлитиевого водного режима?