Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции (1994 г., 5-е издание)

отсутствии отложений (см. § 6.3) позволяет на 20 — 25% повысить предельную мощность парогенератора и соответственно применить три петли вместо четырех.

6.2. Гидродинамическое совершенствование парогенераторной установки АЭС с ВВЭР

венно сокращается, набухание уровня и влажность пара уменьшается.

Опыт эксплуатации и теоретическое рассмотрение вопроса заставляют обращать внимание не только на способы подвода питательной воды, но и на способы отвода пара из парогенератора к турбине. На рис. 6.3, а также и на рис. 6.4 отвод пара осуществлен по рис. 6.6. В связи с односторонним торцовым отводом пара от объединенного парового

92

коллектора вдоль по нему нарастает скоростной напор, а статическое давление падает. Наибольшее статическое давление получается в торце коллектора, противоположном отводу пара в паропровод. Соответственно перепад давления между паровым объемом парогенератора и паровым коллектором, расходуемый на преодоление сопротивления пароотводящих труб в этом торце коллектора, наименьший. В результате даже при равномерной тепловой нагрузке по отдельным частям парогенератора проход пара через паровое пространство в коллектор неравномерен. Наименьшее количество пара проходит в коллектор у его глухого торца, наибольшее — в противоположной части коллектора, как это показано на рисунке. Это вызывает неравномерное набухание уровня и повышает влажность пара. Наибольшее количество пара выходит с зеркала испарения в паровой объем в области отвода пара из коллектора, что повышает влажность этого пара, а следовательно, и общую влажность пара.

Рис. 6.6. Изменения давлений р и расходов пара D вдоль по паросборному коллектору Iколл горизонтального парогенератора АЭС с ВВЭР

Система с несколькими промежуточными короткими коллекторами исправила бы положение и в тем большей степени, чем больше число коллекторов, но она сложна. Поэтому целесообразно сохранение схемы по рис. 6.6, но необходимо ввести дифференцированное дросселирование отводящих труб, причем наибольшее дросселирование для отводов ближайших к общему паропроводу.

Для вертикального парогенератора насыщенного пара (например, по рис. 6.5) имеется один центральный отвод, а главное — значительная высота парового объема позволяет расположить в нем устройства равного сопротивления потокам пара по сечению парогенератора, тем самым предотвращающие неравномерное набухание пароводяного объема.

Несмотря на важность поддержания допустимого значения действительного уровня пароводяной смеси в парогенераторе,

93

6.3. Водный режим парогенератора

Стремление создать более компактный парогенератор приводит к большому затеснению его корпуса, затрудняющему вывод шлама с продувочной водой, что может способствовать образованию отложений на змеевиках парогенератора. Эти отложения безопасны с точки зрения температуры металла, так как температура металла может достичь только температуры теплоносителя, но они приведут к снижению паропроизводительности и мощности установки. Они могут привести также к концентрированию примесей в них и к разрушению теплообменных трубок парогенератора, особенно в напряженных местах, например в местах сопряжений с

94

коллекторами. В результате теплоноситель перетечет во второй контур и в его воде появится радиоактивность, недопустимая в эксплуатации

Рис. 6.8. Расчетная схема для баланса расходов и примесей во втором контуре АЭС с ВВЭР:

1 — парогенератор; 2 — ЦВД турбины; 3 — междуцилиндровый сепаратор; 4 — промежуточный пароперегреватель; 5 — ЦНД турбины; 6 — конденсатор; 7 — конденсатный насос; 8 — конденсатоочистка; 9 — деаэратор; 10 — питательный насос; 11 — насос возврата очищенной воды парогенератора; 12, 13 — ионообменные фильтры; 14 — доохладитель продувки; 15 — регенеративный теплообменник

парогенератора. Но даже в отсутствии разрушений необходимо поддержание установленных норм водного режима, так как значительные отложения вызовут снижение мощности блока. Для поддержания допустимой концентрации примесей в воде парогенератора, применяется 100%-ная конденсатоочистка 8 (рис. 6.8) и очистка продувочной воды парогенератора на байпасной установке (см. рис. 6.9), которая состоит из последовательно включенных регенеративного теплообменника 15, доохладителя 14, механического фильтра 13 и ионообменного фильтра 12. Как видно из рисунка, продувочная вода парогенератора после очистки полностью возвращается в парогенератор. Очистную установку рассчитывают по концентрации хлоридов для предотвращения коррозии под напряжением стали 1Х18Н9Т. Расчетная схема для баланса примесей приведена на рис. 6.8. Однако регенерация анионита по проскоку хлоридов может привести к накоплению в воде парогенератора кремниевой кислоты и к отложению ее на трубках парогенератора и в начальных участках промежуточного пароперегревателя. Допустимая концентрация ее в питательной воде определяется расчетно-теоретически, исходя из растворимости ее в насыщенном растворе и коэффициента выноса кремниевой кислоты из воды парогенератора в пределах 0,1-0,5%.

Применение весьма распространенного бескоррекционного водного режима не может предупредить накопления в воде парогенератора железооксидного шлама, вывод которого с продувочной водой затруднителен из-за конструктивных характеристик современного парогенератора АЭС. Накапливаясь, железооксидный шлам может вызывать подшламовую коррозию, осаждаясь на трубках парогенератора и снижая его паропроизводительность. Последнее обстоятельство свидетельствует о необходимости организации удаления отложений из парогенератора. Для проведения такой операции

95

необходимо провести либо очистку воды из остановленного парогенератора, либо его очистку "на ходу", как это производится в отечественной практике с применением комплексонов (чаще всего двухзамещенной натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты). Внедрение ЭДТА, или ее натриевой соли — трилона Б было начато на НВАЭС и позволило ввести этот режим как технологический с выпуском соответствующих руководящих указаний, совместно подготовленных ведущими проектными, эксплуатационными и конструкторскими организациями. Выбор вышеуказанных реагентов был обоснован универсальностью ЭДТА и ее солей по отношению ко всем катионам питательной воды и значительным промышленным производством этих реагентов.

Рис. 6.9. Байпасная очистная установка на воде парогенератора при работе ее на сниженном давлении

1 — продувочная вода; 2 — расширитель; 3 — дроссельная шайба; 4 — пар; 5 — ионообменный фильтр; 6 — доохладитель; 7 — регенеративный теплообменник; 8 — очищенная вода

Концентрации принимались более стехиометрических, температура очистки допускалась меньшей, чем температура питательной воды. Успешное проведение таких очисток привело к предложению об использовании метода комплексонной обработки также и для непрерывной коррекции водного режима вообще, то есть в процессе постоянной эксплуатации. Известно, что использование комплексонов при температуре более 200 будет происходить в условиях их термического разложения, при котором комплексообразующая способность их возрастает. В связи с этим доза комплексона должна рассчитываться как существенно меньшая, чем стехиометрическая. Затруднения с подготовкой новых методических указаний объясняются тем, что по нормам проектирования парогенератора для АЭС с ВВЭР число дозировочных насосов меньше, чем число параллельно работающих парогенераторов. Тем самым в каждый из парогенераторов дозировочный насос подает комплексен только периодически. Однако преимущества комплексонной обработки столь значительны, что, не ожидая перехода к непрерывному дозированию в каждый парогенератор, в эксплуатации начали применять комплексонную корректировку в имеющихся условиях с тем, чтобы накапливался необходимый опыт и рассматривались необходимые положения для последующих разработок.

Попытки сэкономить на продувочных линиях побудили в свое время объединять продувочные линии от всех параллельно работающих парогенераторов и направлять их на единую спецводоочистку (СВО-5). Устанавливалась также еще одна резервная СВО-5, то есть на полную мощность. Продувочные линии от каждого из парогенераторов блока, с объединением их в одну, идущую к СВО-5 (при наличии еще одной резервной СВО-5), показаны на рис. 6.10 и 6.11. Особенно неудобно выполнение продувочных линий для парогенераторов ВВЭР-440. В частности, это проявилось в обнаружении практически для

96

всех таких блоков перетоков продувки парогенератора № 5 в парогенератор № 6. Для парогенераторов блока ВВЭР-1000 объединялось по четыре продувочные линии и устанавливалась одна объединенная дозировочная линия с одним дозировочным насосом с распределением ее в виде

Рис. 6.10. Объединение шести продувочных линий от парогенераторов блока ВВЭР-440 для подвода к единой очистной установке блока

1 — расширитель; 2 — регенеративный теплообменник; 3 — доохладитель; 4 — механический фильтр; 5 — катионитовый фильтр; 6— анионитовый фильтр

Рис. 6.11. Объединение четырех продувочных линий от парогенераторов блоков ВВЭР-1000 для подвода к единой очистной установке блока

97

98

Рис. 6.13. Сопоставление очистных установок третьего блока НВАЭС при бескоррекпионном водном режиме (а) и четвертого блока НВАЭС при комплексонном водном режиме (б) МФ — механический фильтр; КФ — катионитовый фильтр; АФ — анионитовый фильтр

тающих блоков ВВЭР-440. Результаты этого исследования представлены на рис. 6.13, на котором приведены сопротивления очистных установок блоков ВВЭР-440, а именно четвертого блока НВАЭС, на котором был комплексонный водный режим, и третьего блока, на котором был бескоррекционный водный режим. Сопоставление данных рис. 6.13 показывает, что все примеси продувочной воды оказались в ионной форме в виде вторичных высокорастворимых отрицательно заряженных комплексов.

Проведенные исследования и внутренний осмотр состояния всех парогенераторов третьего блока свидетельствовали о чистоте теплообменной поверхности и о защитной пленке на корпусе парогенератора, которая разгружает СВО-5. Расчетом было установлено, что эта пленка за 30-летний период эксплуатации на корпусе парогенератора составит всего 1,5 мм. Проведенные исследования показали, что комплексонная обработка высокоэффективна при любом качестве питательной воды, а гидразинная обработка требует высокой чистоты воды по всем ионам за исключением железа — единственного катиона, с которым гидразин дает комплексное соединение, в то время как ЭДТА образует комплексные соединения со всеми катионами питательной воды.

6.4. Баланс расходов и примесей во втором контуре АЭС с ВВЭР

Потери рабочего тела при расчетах условно относят к элементам с наибольшим давлением рабочего тела. Эти потери невелики, они составляют 0,3 — 0,5%. Безвозвратные потери пара и конденсата восполняются добавочной водой, которая подается в паровой объем конденсатора (см. Dд.н на рис. 6.8)

99

100

101