Характеристика и задачи введения ВХР II контура

 

1. Назначение ВХР II контура

 

 

Ведение ВХР второго контура  предусматривает:

• поддержание качества рабочей среды второго контура в соответствии с требованиями отраслевого нормативного документа СОУ-Н ЯЕК 1.028:2010;
• своевременное выявление и устранение причин, вызывающих отклонение качества рабочей среды от установленных нормируемых пределов;
• организацию химконтроля за качеством питательной и продувочной воды парогенераторов, основного и очищенного конденсата турбины, подпиточной воды;
• снижения попадания коррозионно-активных примесей с присосами охлаждающей воды через неплотности трубной системы основного конденсатора турбины;
• ликвидацию отклонений и нарушений ВХР.

ВХР второго контура должен обеспечивать:

• минимальное количество отложений на теплопередающих поверхностях парогенераторов,  в проточной части турбин, в подогревателях высокого давления;
• предотвращение коррозионных и коррозионно-эрозионных повреждений парогенераторов, оборудования и трубопроводов парового, конденсатного и питательного трактов;
• эффективный вывод примесей из водяного объема ПГ, очистку продувочной воды ПГ и турбинного конденсата;
• качественное проведение пассивации и консервации поверхностей оборудования второго контура в период останова энергоблока;
• качественное проведение предпусковой промывки энергооборудования;
• минимально достижимый объем сбросов, содержащих вредные для окружающей среды химические примеси.

Ведение ВХР должно быть направлено на поддержание качества рабочей среды конденсатно-питательного тракта и продувочной воды ПГ в  соответствии с требованиями отраслевого  нормативного документа СОУ-Н ЯЕК 1.028:2010.

Поддержание ВХР во время  эксплуатации оборудования второго  контура энергоблоков на энергетическом уровне мощности и его консервация  на период длительного останова для  проведения ремонтных работ осуществляется путем коррекционной обработки  рабочей среды гидразин-гидратом, морфолином, аммиаком.

Нормы качества рабочей среды второго контура при эксплуатации энергоблоков на энергетическом уровне мощности включают нормируемые и диагностические показатели, три уровня действия в случае отклонения нормируемых показателей и эксплуатационные пределы показателей ВХР при эксплуатации оборудования.

Нормируемыми показателями качества рабочей среды считаются  показатели, поддержание которых  обеспечивает проектный ресурс безопасной и надежной эксплуатации оборудования второго контура без снижения экономичности.

Диагностическими являются показатели, обеспечивающие получение  дополнительной информации о причинах изменения нормируемых показателей  или ухудшения ВХР, отклонения которых  указывают на нарушения в работе технологических систем обеспечения  ВХР.

Нарушением ВХР является отклонение нормируемых показателей  качества рабочей среды второго  контура от допустимых значений, не устраненное в течение установленного времени и неприятие мер по переходу на соответствующие уровни действий, а также отклонение диагностических  показателей: концентрации железа и  меди в питательной воде во время  промышленной эксплуатации, не устраненное в течение месяца.

2.2 Контролируемые показатели качества рабочей среды II контура

 

 

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

• удельная электропроводимость с Н-катионированием пробы (Х_{н 25°}с) и без предварительного Н-катионирования (Х_25°С);
• величина рН _25°С;
• массовая концентрация растворенного кислорода (О₂);
• массовая концентрация хлорид-ионов (СL);
• массовая концентрация сульфат-ионов (SO₄);
• массовая концентрация органических кислот (СН₃СОО – ацетат-ионы);
• массовая концентрация ионов железа (Fе);
• массовая концентрация ионов меди (Сu);
• массовая концентрация ионов натрия (Na);
• массовая концентрация гидразина (N₂Н₄);
• массовая концентрация аммиака (NНз);
• массовая концентрация морфолина;
• массовая концентрация масел и тяжелых нефтепродуктов;
• массовая концентрация кремниевой кислоты (SiO₂).

Величина рН. Водородный показатель рН – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода в растворе служит способом выражения кислотности или щелочности анализируемой среды. Величина рН в питательной воде ПГ поддерживается в пределах от 9,0 единиц до 9,3 единиц за счет совместного дозирования морфолина и гидразин-гидрата. Гидразин-гидрат разлагается при высоких температурах с образованием аммиака

2N2H4 = 2NH3 + N2 + H2

NH3 + H2O = NH4ОН

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

Концентрация морфолина  от 2 мг/дм³ до 5 мг/дм³ позволяет довести величину рН в питательной воде до 9,3 единиц и стабильно поддерживать значение показателя рН продувочной воды парогенераторов в пределах от 8,5 единиц до 9,4 единиц.

ОС4Н8NН + Н2О = ОС4Н8NН2+ + ОН

Удельная электрическая  проводимость (X, Х_н). Удельная электрическая проводимость (Х) характеризует условное солесодержание рабочей среды (содержание всех растворенных веществ) и обуславливается концентрацией диссоциированных ионов, нелетучих примесей и собственной проводимостью воды. Измерение УЭП проводится в чистых водах, таких как обессоленная, поскольку концентрации примесей незначительны или отсутствуют. В рабочих средах второго контура, ВХР которых поддерживается дозированием  химических реагентов (морфолин, гидразин-гидрат), нормируемой величиной является удельная электрическая проводимость Н-катионированной пробы (Х_н). Удельную электрическую проводимость раствора, измеренную после предварительного пропуска среды через колонку, загруженную катионитом, называют электропроводностью Н-катионированной пробы (Х_н).

Одновременное присутствие  анионов и катионов в рабочей  среде при измерении электропроводности не отражает истинное состояние ВХР  по содержанию анионов. В водных растворах  морфолин, гидразин-гидрат, аммиак диссоциируют с образованием катионов, которые  взаимодействуют с присутствующими  в среде анионами, образуя соли. Степень диссоциации растворов  солей значительно ниже степени  диссоциации растворов слабых кислот и щелочей, потому электропроводность растворов солей ниже результатов измерений электропроводностей, обусловленных присутствием только анионов или катионов в воде.

Значения Х_н наиболее полно характеризуют интегральную концентрацию всех присутствующих в пробе анионов сильных и слабых кислот (хлорид-ионы, сульфат-ионы, углекислота, кремнекислота, органические кислоты), являющимися коррозионно-активными примесями по отношению к металлу.

Теоретически величину Н-катионированной  электропроводности в мкСм/см, обусловленную  содержанием анионов сильных  и слабых органических кислот (уксусной) выраженных в ацетатах, можно рассчитать по формуле:

где, l⁰_н = 349,8 Ом^-1 · см²/(г-э) – эквивалентная ионная проводимость ионов водорода;

l⁰_SO4 = 80,0 Ом^-1 · см²/(г-э) – эквивалентная ионная проводимость сульфат-ионов;

l⁰_CL = 76,3 Ом^-1 · см²/(г-э) – эквивалентная ионная проводимость хлорид-ионов;

l⁰_СН3СОО = 40,9 Ом^-1 · см²/(г-э) – эквивалентная ионная проводимость ацетатов;

С_CL– концентрация хлорид-ионов, мкг/дм³;

С_SO4 – концентрация сульфат-ионов, мкг/дм³;

С _СН3СОО – концентрация ацетат-ионов, мкг/дм³;

1 · 10^-3 – коэффициент перевода, полученный путем преобразования единиц измерения;

Э_SO4 = 48 экв – эквивалентная масса сульфат-ионов;

Э_CL = 35,5 экв – эквивалентная масса хлорид-ионов;

Э _СН3СОО = 59 экв – эквивалентная масса ацетат-ионов.

В сокращенном виде формула  расчета электропроводности выглядит:

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

Загрязнение конденсата ионами натрия возможно после фильтров БОУ  в случае некачественного разделения ионитов перед регенерацией и  перевода части катионита в натриевую  форму во время пропуска регенерационного раствора щелочи. Ионы натрия в КПТ и котловой воде ПГ способны создавать щелочность среды, что приводит к щелочной хрупкости в трещинах, щелевых зазорах перлитных и аустенитных сталей (особенно при образовании соединений NaOH, NaHCO₃, Na₂CO₃).

Регламентирование концентрации ионов натрия в конденсате связано  с ограниченной способностью БОУ  поглощать этот ион, так как ион  натрия является наименее сорбируемым  катионом по сравнению с аммиаком и катионами кальция и магния.

Концентрация  хлорид-ионов (СL). Влияние хлорид-ионов 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 металла. Процессу способствует кислород, который играет роль деполяризатора.

Хлорид-ионы 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.

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.

Основное количество ионов  железа поступает в ПГ с питательной  водой в период пуска энергоблока  после проведения длительного ППР  оборудования.

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. Кислород воздуха вступает во взаимодействие с морфолином, повышая уровень образования уксусной и муравьиной кислот и их потенциального влияния на величину Н-катионированной электропроводности, а также понижения рН продувочной воды ПГ. Морфолин связывает двуокись углерода с образованием бикарбонатов, удаляемых с продувочной водой ПГ.

Обработка КПТ морфолином и гидразин-гидратом в сочетании с термической деаэрацией являются основными способами снижения концентрации растворенных газов (кислорода, двуокиси углерода), влияющих на протекание процесса коррозии конструкционных материалов оборудования питательного тракта и содержание продуктов коррозии в ПВ.

Концентрация  гидразина (N₂H₄). Гидразин-гидрат используют при ведении морфолинового режима для химического связывания остаточного кислорода и создания условий для снижения коррозии медьсодержащих сплавов оборудования второго контура. При таком ВХР концентрации гидразина малы, поэтому влияния на процессы коррозии не оказывают.

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

4Fе(ОН)з + N2H4 = 4Fе(ОН)2 + N2 + 4H2O

2Сu2O + N2H4 = 4Сu  + N2+ 2H2O

2СuO + N2H4 = 2Сu + N2 + 2H2O