Нивелирная составляющая сопротивления

Анализ кривых, представленных на рис.25 показывает, что при подъёмном

 

Рисунок 25. Влияние нивелирного сопротивления на гидродинамическую характеристику испарительной трубы: 1 и 1^’ - ; 2 и 2^’ -   ; 3 и 3^’ - .

движении нивелирная составляющая улучшает характеристику, а при опускном – ухудшает.

 

Сопротивление ускорения  практически не оказывает влияние на характеристику.

 

Лекция № 13

Водно-химические режимы II контура АЭС (2 часа)

Применяются следующие основные режимы:

- коррекционно - щелочной, например амиачно – гидразинный (рН ≈ 9);

- нейтральный или бескоррекционный(рН = 7);

- комплексонный.

Бескоррекционный водный режим

Водный режим парогенераторов двухконтурных АЭС с водным теплоносителем первоначально осуществлялся как бескоррекционный (нейтральный). При таком режиме в воду дозируется кислород или перекись водорода, а деаэратор становится не нужным. Бескоррекционный водный режим парогенераторов АЭС с ВВЭР не исключает железооксидных отложений, причем шлам осаждается не только в нижней части корпуса парогенератора, но, в большой мере, и на теплообменных трубках парогенераторов АЭС, однако без значительного концентрирования, как в парогенераторах с нижней трубной доской. При этом увеличивается термическое сопротивление переходу теплоты от теплоносителя и уменьшается производительность парогенератора.

Отложения по стороне пароводяной смеси имеют место и в трубах обычных ТЭС, но там они не вызывают снижения паропроизводительности, так как имеется возможность, увеличив расход топлива, повысить температуру газов, обогревающих трубы котла. Это приводит к повышению температурного напора, компенсирующего снижение коэффициента теплопередачи. Для парогенераторов АЭС увеличение температуры теплоносителя исключено. Поэтому снижение коэффициента теплопередачи приводит к уменьшению производительности парогенератора и соответственно мощности турбины. Во избежание этого проектно-конструкторские организации предусмотрели довольно большой запас поверхности теплообмена парогенератора (15…20%), что является недостатком бескоррекционного водного режима, так как удорожает парогенератор.

Комплексонный водный режим

Допустимые концентрации Fе в питательной воде (20 мкг/кг) существенно превышают значения истинно растворимых соединений железа; в еще большей степени это относится к воде парогенератора. Поэтому в парогенераторе при любой концентрации для любого водного режима конденсатопитательного тракта отложения неизбежны. Принимаемый запас по поверхности теплообмена не позволяет судить о наличии отложений по снижению производительности парогенератора.

В качестве комплексона используется трилон Б, благодаря которому железооксидные соединения  присутствуют в воде парогенератора только в растворенном состоянии, а низкие температуры предотвращают термолиз комплексонатов железа и выпадение железооксидных соединений на поверхностях парогенераторов.

Несмотря на относительно высокие концентрации Fе в питательной и особенно в продувочной воде, систематические осмотры парогенераторов свидетельствуют о полном отсутствии отложений. Соответственно не требуются химические очистки. В условиях низких давлений комплексонный водный режим является и безнакипным и бесшламовым. В связи с отсутствием термолиза комплексонатов железа в качестве материала теплообменных трубок нельзя использовать простые углеродистые стали, можно применять только аустенитные нержавеющие стали. Это объясняется различием воздействия раствора трилона Б на аустенитные нержавеющие и на углеродистые стали.

При комплексоном водном режиме применение простых углеродистых сталей становится возможным только для средних и высоких давлений, когда вследствие термолиза комплексонатов железа на стали образуются пленки магнетита, защищающие ее от коррозии. Успешная реализация комплексонного водного режима для парогенераторов АЭС низкого давления и для котлов ТЭС любых параметров побудила рассмотреть этот режим применительно и к парогенераторам АЭС с ВВЭР. Комплексонный водный режим парогенераторов АЭС с ВВЭР может проводиться как для отмывки «на ходу» ранее образовавшихся отложений, так и для предотвращения образования отложений. Строго говоря, речь идет не вообще о ликвидации отложений, а об обеспечении их преобразования в плотные слои, внутри которых упаривание невозможно.

Расход комплексона при наличии конденсатоочистки (жесткость конденсата близка к нулевой) примерно вдвое меньше, чем в ее отсутствие. Преимуществом 100 %-ной конденсатоочистки для комплексонной обработки является также меньшее значение рН воды парогенератора, что повышает прочность комплексонатов железа. В отсутствие конденсатоочистки кальциевые соединения, поступающие с присосом, способствуют возникновению щелочной реакции воды парогенератора, что снижает прочность комплексонатов железа. Напомним, что при наличии 100 %-ной конденсатоочистки появляется возможность уменьшения расхода воды парогенератора, направляемой на очистку, так как концентрации хлоридов в питательной воде уменьшаются. При этом сокращается как расход смол на очистную установку (СВО-5), так и тепловые потери с водой парогенератора, направляемой на очистку. Итак, водный режим вторых контуров со 100 %-ной конденсатоочисткой и коррекцией питательной воды комплексоном является оптимальным.

При комплексонной обработке питательной воды парогенераторов АЭС с ВВЭР необходимо: автоматизировать дозировку от расхода питательной воды для недопущения передозировки комплексона; следить за тем, чтобы концентрации дозируемого раствора комплексона были не более 15 г/л; производить ввод комплексона только в питательный трубопровод на расстоянии 10-15 м от его входа в парогенератор, с защитой места ввода комплексона для недопущения воздействия концентрированного холодного раствора комплексона на металл питательного трубопровода; бак концентрированного раствора, а также весь тракт от этого бака до места ввода в трубопровод и клапаны насосов дозировки выполнять из аустенитных нержавеющих сталей.

 

Коррекционный водный режим

Для поддержания показателя р  в установленных пределах 8,8- 9,2 и гидразина (более 20 мкг/кг) в питательной воде должна производиться коррекционная обработка рабочей среды путем дозирования гидразингидрата и, при необходимости, аммиака.

Гидразин в рабочей среде второго контура необходим для связывания кислорода и образования защитной пленки на поверхности металла оборудования, контактирующего с водой.

Связывание кислорода можно описать уравнением:

N₂H₄ + O₂ = N₂ +2H₂O.

Скорость этой реакции растет с повышение рН, температуры среды, избытка гидразина и приводит к полному связыванию кислорода при температуре более 80 .

Введение гидразина в конденсат с низкой температурой позволяет снижать скорость коррозии перлитных сталей и сплава МНЖ, но не влияет на концентрацию кислорода.

Гидразинно-аммиачный режим способствует созданию защитной пленки на поверхностях оборудования КПТ после смыва под действием гидразина основной массы отложений коррозионного происхождения.

При вводе гидразина в КПТ протекают следующие реакции:

6Fe₂O₃ + N₂H₄ = N₂ + 2H₂O + 4Fe₃O₄ ;

2Cu₂O + N₂H₄ = N₂ + 2H₂O + 4Cu;

2CuO + N₂H₄ = N₂ + 2H₂O + 2Cu.

Избыточный гидразин в ПГ практически полностью разлагается с образованием аммиака, азота и водорода:

3N₂H₄ = 4NH₃ + N₂;

3N₂H₄ = 2NH₃ + 2N₂ + 3H₂.

Смыв отложений коррозионного происхождения при гидразинно-аммиачном водном режиме (ГАВР) происходит с образованием непрочных аммиачных комплексов железа и более прочных комплексов железа с гидразином.

Находящийся в контуре аммиак (от разложения гидразина и дозируемый специально) предотвращает углекислотную коррозию, связывая свободную углекислоту по формуле:

NH₃ + CO₃ +H₂O = NH₄HCO₃.

При выборе дозы аммиака следует учитывать, что концентрация аммиака выше 2 мг/кг может вызывать коррозию медных сплавов МНЖ трубок конденсатора и ПНД.

При отклонении качества продувочной воды ПГ от норм в пределах второй области допустимых значений показателей качества продувочной воды ПГ должно обеспечиваться дозирование во второй контур гидроксида лития. При этом суммарная эквивалентная концентрация ионов лития и натрия в продувочной воде ПГ не должна выходить за область нормальной эксплуатации.

Установка коррекции ВХР второго контура должна обеспечивать дозировку в основной конденсат турбины:

- гидразингидрата для снижения скорости коррозионных процессов, протекающих по всей длине КПТ, способствующего связыванию остаточного кислорода и образованию защитной пленки на поверхности металла теплосилового оборудования, контактирубщего с водой;

- аммиака для поддержания нормируемого значения рН питательной воды ПГ и связывания свободной углекислоты, предотвращая ее агрессивное воздействие на металл оборудования КПТ;

- гидроксида лития, способствующего поддержанию равновесного мольного соотношения катионов и анионов в продувочной воде ПГ.

Реагенты, используемые для коррекционной обработки основного конденсата и питательного тракта, должны обладать качеством не хуже указанного:

Аммиак:

массовая доля аммиака – не менее 25%;

остаток после прокаливания – 0,002 - 0,005 %;

массовая доля кислых солей – 0,002 - 0,003 %;

массовая доля хлоридов – 0,0001 – 0,0002 %;

Гидразингидрат:

внешний вид – бесцветная прозрачная жидкость;

массовая доля гидразина – 64-67%;

массовая доля аммиака – 0,06%;

массовая доля остатка после прокаливания – 0,002%.