Лекция 5
2.3.Нормы качества теплоносителей второго контура
2.3.1. Нормы качества конденсата
Качество конденсата должно выдерживаться, в соотвествии с ПТЭ, на таком уровне (табл.2.1). Нормирование по кислороду побуждает использовать конденсатор для частичной деаэрации конденсата. Следует отметить , что наличие последующей деаэрации воды в деаэраторе делает эти нормы скорее как желаемые, поэтому на практике они часто не выдерживаются, а в современных нормативных документах отделены от более жестких нормативных показателей термином «диагностические показатели»
Таблица 2.1
Нормы качества конденсата АЕС
| Удельная электропроводность, χ , мкСМ/см | Кислород, мкг/кг | Na , мкг/кг |
| 0,3 | 2,0 |
Нормирование по удельной электропроводности и натрию связано с возможностью обеспечить плотность закрепления конденсаторных трубок в трубных досках, и допустимой величиной присосов охлаждающей воды.
Отсутствии в нормах других примесей не отражает действительного состава конденсата. Фактически он загрязняется присосами охлаждающей воды, поэтому содержит все примеси, которые существуют в циркуляционной охлаждающей воде (природной) воде, в зависимости от вибраной системы охлаждения конденсатора.
Состав конденсата за конденсатором возможно рассчитать. При этом учитываются протечки, которые всегда имеют место вследствие неплотности конденсаторних трубок и их вальцованых соединений с трубними досками, а також введение в конденсатор добавочной воды, которая подготовлена химцехом.
Расчет ведется последовательными приближениями, поэтому сначала полагают,что в паре концентрація примесей соответствует нормативным требованиям. Если в нормах примеси не указаны, то их количество принимается ориентировочно, например, за нормируемым составом питательной воды, или полагается, что эта примусь в паре отсутствует. После завершения всех расчетов и определения качества пара к этим решениям возвращаются. Анализируется насколько существенные отклонения от принятых значений и при необходимости расчеты повторяют.
Рассмотрим баланс примесей в конденсаторе по паровой стороне ( рис. 2.4.).
Учтем, что концентрация примесей в протечках воды равна их концентрации в охлаждающей воде: Спрі =Сохлі .
Тогда:
Отнесем все потоки к номинальному расходу пара на турбину D0 :
.
Тогда с учетом обозначеных на рисунке удельных потоков
.
Рис. 2.4 .Схема баланса примесей основного канденсата турбины
Окуда, полагая, что в дренажах конденсата и паре концентрация примесей одинакова, пренебрегая, в связм с этим долей дренажей, и решая уравнение относительно концентрации примеси в конденсате, для примесей, которые попадают в конденсат с присосами и добавочной водой, получим:
, (2.1)
где Скі- рассчетная концентрация примесей в конденсате за конденсатором;
Спі,Сохві, Сдві – концентрации примесей соответственно в паре, охлаждающей и добавочной воде;
- доля присосов с учетом, что не весь пар турбины направляется в конденсатор;
- доля допустимых присосов при отсутствии БЗУ, которая выбирается по табл.2.2;
- доля пара, который направляется в конденсатор;
- доля дренажей конденсата от ПНД и др.. исочников, которые направляются в конденсатор;
- доля добавочной воды, которая компенсирует потери теплоносителя в основном контуре, принимается согласно правил технической эксплуатации.
(Напомним , что при решении - величиной αдр – пренебрегли.)
Если не пренебречь, то решение примет вид:
, ( 2.2)
где Скі- рассчетная концентрация примесей в конденсате за конденсатором;
Спі,Сохві, Сдві – концентрации примесей соответственно в паре, охлаждающей и добавочной воде;
- доля присосов с учетом, что не весь пар турбины направляется в конденсатор;
- доля допустимых присосов при отсутствии БЗУ, которая выбирается по табл.2.2;
- доля пара, который направляется в конденсатор;
- доля дренажей конденсата от ПНД и др.. источников, которые направляются в конденсатор;
- доля добавочной воды, которая компенсирует потери теплоносителя в основном контуре, принимается согласно правил технической эксплуатации.
При выборе допустимых присосов возможно пользоваться даными (табл.2.2). В таблице приведены данные и для ТЭС для сравнения. Они сформированы исходя из того, что для некоторых ТЕС определяющими являються присосы примесей жосткости, в другом случае - Na, а при использовании нержавеющих сталей(АЕС), ограничением служат присосы хлоридов. (Внимание! В таблице для, удобства ее формирования числовые значения приведены увеличенными в 103.).
Таблица 2. 2
Величина допустимых присосов ·103
| Вид станції | Концентрация в исходной воде | |||||||||
| Жосткость, мг-екв/л | ионов Na, мг/л | ионов Cl, мг/л | ||||||||
| Малая до 2 | Серед. 2…5 | Велика > 5 | Малая до 10 | Серед. 10…50 | Велика> 50 | Малая до 10 | Серед. 10…50 | Велика > 50 | ||
| АЭС и ТЭС СКП | 0,4…0,1 | 0,1..0,06 | <0,06 | 1,5…0,3 | 0,3..0,06 | < 0.06 | 2…0,4 * 0,5…0,1 | 0,4..0,08* 0,1…0,02 | <0,08* <0,02 | |
| ТЭС ДКП | р до 4 МПа | 6,9…1,5 | 1,2…0,6 | < 0,6 | - | - | - | - | - | - |
| р от 4 до 9,8 МПа | 2,1…0,3 | 0,3…1.2 | <0,12 | - | - | - | - | - | - | |
| р>9,8 МПа | 0,7…0,3 | 0,3…0,1 | <0,1 | 15…3 | 3 0,6 | < 0,6 | - | - | - |
* для РБМК
При наличии в схеме блочной обессоливающей установки (БОУ) величина допустимых присосов, найденая по табл.2.2, увеличивается в два раза.
Уравнение (2.1) справедливо прежде всего для твердых примесей, которые растворены в воде. Вместе с тем, по нему возможно рассчитать и газовые примеси точнее часть газовых примесей, которая связанна с привнесением их вместе с присосами охлаждающей воды. Обычно ограничиваются рассчетом по трем важнейшим газам: кислороду, азоту и углекислом газе. Вместе с тем все эти газы, а также дополнительно газообразные продукты коррекции ( например, аммиак) и продукты разложения термически нестойких примесей, присутствуют в паре и при конденсации перераспределяются между конденсатом и выпаром. Они составляют вторую часть газовых примесей, которые в рассматриваемых балансах не участвуют. Определение этой составляющей связана с расчетом «выпара», т.е. части пара, удаляемого из конденсатора, с помощью основных эжекторов. С этим «выпаром» удаляется большая часть неконденсирующихся газов. В конденсат же переходит, растворяется в нем только незначительное количество газов, определяемое известным законом Генри. Процесс перехода газов в конденсат многофакторный и зависит от конструкции конденсатора, эффективности сбора неконденсирующихся газов, отсутствия значительного переохлаждения конденсата и условий для его возникновения и т.д.. В расчетах в первом приближении этой составляющей можно пренебрегать. В точных расчетах эту составляющую возможно найти, используя данные о содержании соответствующего газа в паре и закономерности для расчета концентраций газов в «выпаре» и дренажей конденсата ( см.послед. разделы) .
2.3.2. Нормы качества питательной воды, пара и продувочной воды
Нормы качества теплоносителей второго контура разработаны в 1997г. , пересматривались в 2001г. и введены как регламентные ГНД 95.1.06.02.002.-04, принятым в 2004 р. По структуре эти нормы аналогичны нормам теплоносителя первого контура. Они очень подробны, виписаны отдельно для воды, которой заполняют контур, для воды в период послемонтажного запуска, при работе на мощности, при остановах и работе на минимальном контролированном уровне (МКУ).
Нормы сформированы в виде требований к качеству теплоносителя как в различных фазах работы так и требований к системам, обеспечивающим ВХР, к методам обеспечения и коррекции ВХР, требований к объему и методам химконтроля, требований к качеству применяемых реагентов и фильтрующих материалов.
В табл. 2.3. наведены параметры ВХР только для работы блока на мощности в стационарном режиме.
Таблица 2.3
Нормы показателей ВХР второго контура
| Показатель | Питательная вода после ПВД | Продувочная вода “солевого” отсека ПГ | Насыщенный пар | Конденсат до БОУ |
| Нормируемые показатели | Диагностические показатели, контр.уровни | |||
| рН | - | 8,0 …9,2 (8,0 … 9,4*) | - | - |
| χ, мкСм/см | 0,30 | 5,0 | 0,30 | 0,30 |
| Na, мкг/л | - | - | 2,0 | |
| Cl, мкг/л | - | - | - | |
| SO4-, мкг/л | - | - | - | |
| O2, мкг/л | - | - | ||
| Диагностические показатели, контр.уровни | ||||
| рН | 9,0 ± 0,2 (8,8…9,3*) | |||
| Fe, мкг/л | - | |||
| Cu, мкг/л | 5 (3**) | - | ||
| М , мг/л | 2 …5 * | - | ||
| N2H4, мкг/л | 40 (10**) | - | ||
| Нефтепродукти, мкг/л | - |
**Если поверхность нагрева ПНД из нержавеющей стали
*В случае использования морфолинового режима
Кроме приведенных параметров, нормируется отдельно концентрация NH3 за подогревателями низкого давления, она не должна превышать 500 мкг/л.
Комментируя нормы, следует обратить внимание, что не все параметры нормируются по всему тракту. Например, Na, Cl в конденсате не нормируются, а в парогенераторной воде – нормируются. На первый загляд это не логично, однако причина состоит в том, что оба эти параметры потенциально опасны именно для парогенераторных трубок, поскольку эти примеси концентрируются в воде ПГ, в то время как в конденсате их концентрация совсем незначительна. Кроме того, процессом накопления этих примесей в ПГ возможно управлять путем выведения части парогенераторной воды с продувкой. В конденсатно-питательном тракте подобной возможности нет.
Нормами предусмотрено также качество воды дренажных баков (χ не должна превышать 1,5 мкСм/см), качество обессоленой воды в баках чистого конденсата (χ не более 1,2 мкСм/см), качество воды в баках аварийного запаса (χ не более 2 мкСм/см, Cl- менее 50 мкг/л).
Нормы содержат исчерпывающие ограничения работы блоков при нарушениях ВХР. В случая отклонения показателей ВХР от норм продувочной воды предусмотрено три уровня действий (табл.2.4).
Как видно из таблицы, действия наступають только при отклонения параметров ”продувочной” воды, причём достаточно отклонения хотя бы по одниму из параметров.
Первый уровень действия направлен на устранение причин нарушений и на восстановление норм на протяжении 7 суток. Если это не удается, то переходят к действиям на втором уровне.
Таблица 2.4
Уровни действия при отклонении от норм ВХР второго контура
| Показатели | Качество продувочной воды парогенератора | ||
| первый уровень | второй уровень | третий уровень | |
| рН | Менее 8,0 Более 9,2 | - | Менее 6,5 до 6,0 Более 10,0 до 10,5 |
| Cl-, мкг/л | Более 100 до 300 | Более 300 до 400 | Более 400 до 500 |
| SO42-, мкг/л | Более 200 до 600 | Более 600 до 800 | Более 800 до 1000 |
| Na, мкг/л | Более 300 до 500 | Более 500 до 1000 | Более 1000 до 1500 |
| χ, мкСм/см | Более 5,0 до 9,0 | Более 9,0 до 12,0 | Более 12,0 до 15,0 |
Второй уровень действия сводится: к снижению на протяжении первых 4–х часов уровня мощности реакторной установки (РУ) до 50 %; продлению поисков и устранению причин отклонения показателей. Подъём мощности возможен только после устранения нарушений. Если на протяжении 24 часов не удается устранить нарушения, то переходят к действиям на третьем уровне.
Третий уровень предусматривает розгрузку блока с регламентной скоростью до минимального контролируемого уровня (МКУ) мощности, продления поисков и исправления состояния. Если показатели ВХР восстановлены, то набор мощности возможен только при достижении ими значений первого уровня действий. Если на протяжении 8 часов показатели ВХР не восстановлены (продувкой воды ПГ, подпиткой обессоленной водой), то блок переводят в режим “холодный останов” и продолжают поиск причин и устранение нарушений.
Если качество воды ПГ ухудшается мгновенно и выходит за границы второго или третьего уровня, действия на этих уровнях начинаются не позже 16 ч.
Наряду с указанными показателями и уровнями действий имеются также эксплуатационные границы согласно с которыми РУ розгружается с регламентной скоростью и переводится в состояние “холодный останов” при следующих отклонениях какого либо из показателей качества продувочной воды: χ›15 мкСм/см; рН менее чем 6,0 либо более чем 10,5; Cl- - более чем 500 мкг/л; SO42- - более чем 1000 мкг/л; Na- более чем1500 мкг/л либо, если окончилось время действия третьего уровня.
Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите параметры, которые нормируются в конденсате.
2.Перечислите параметры, которые нормируются в паре .
3.Перечислите параметры, которые нормируются в питательной воде.
4. Перечислите параметры, которые нормируются в продувочной ( парогенераторной) воде.
5.Поясните к чему приведет отклонение от нормированных параметров и какими причинами вызван указанный уровень параметров.
6. Перечислите уровни действия при отклонении параметров ВР от норм и их содержание.