Водоподготовка и ВХР на АЭС и ТЭЦ

УДК 621.311.22: 621.182.12(075.8) ББК 37.37я7

В62

Авторы:

В. А. Чиж, Н. Б. Карницкий, С. М. Денисов, А. В. Нерезько

Рецензенты:

зав. кафедрой «Энергосбережение, гидравлика и теплотехника» учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет», канд. техн. наук, доцент

А. С. Дмитриченко;

начальник ПТО РУП «Белнипиэнергопром»,

канд. техн. наук В. М. Сыропущинский

Водоподготовка и водно-химические режимы ТЭС и АЭС : В62 учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальностей 1-43 01 04 «Тепловые электрические станции», 1-43 01 08 «Паротурбинные установки атомных электрических станций» / В. А. Чиж [и др.]. – Минск :

БНТУ, 2015. – 105 с.

ISBN 978-985-550-605-9.

Учебно-методическое пособие по дисциплинам «Водоподготовка и водно-хими- ческие режимы ТЭС» и «Водоподготовка и водно-химические режимы АЭС» предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения и состоит из трех разделов: «Проектирование ВПУ ТЭС и АЭС», «Водно-химические режимы ТЭС и АЭС», «Системы технического водоснабжения ТЭС и АЭС»

УДК 621.311.22: 621.182.12(075.8) ББК 37.37я7

2

3

РАЗДЕЛ 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭС И АЭС

В данном разделе представлены следующие методики проектирования ВПУ для ТЭС и АЭС:

традиционная ВПУ с использованием методов осаждения на стадии предочистки и параллельно-точного ионирования на ионообменных фильтрах;

проектирование ВПУ с использованием программы CADIX для технологического расчета ионообменных установок, работающих по технологиям параллельного ионирования и противотока;

проектирование ВПУ с использованием программы ROSA для технологического расчета установок обратного осмоса и нанофильтрации.

Содержание пояснительной записки к курсовому проекту: Введение – краткая характеристика ТЭС и АЭС, значение водо-

подготовки и водно-химического режима.

1.Выбор источника водоснабжения ТЭС и АЭС, анализ показателей качества исходной воды;

2.Определение производительности водоподготовительных установок для подпитки котлов ТЭС, тепловых сетей и парогенераторов АЭС.

3.Обоснование метода и выбора схемы подготовки подпиточной воды котлов ТЭС или парогенераторов АЭС;

4.Эскиз выбранной схемы ВПУ, ее описание и пересчет изменения показателей качества воды по отдельным стадиям обработки;

5.Методика расчета водоподготовительной установки:

5.1.Расчет обессоливающей части ВПУ;

5.2.Расчет схемы подпитки теплосети;

5.3.Расчет схемы предочистки;

5.4.Анализ результатов расчета;

5.5.Компоновка оборудования ВПУ.

1.1.Методические указания к выполнению курсового или дипломного проекта

1. Характеристика источника водоснабжения. По табл. П1 [4] вы-

бирается конкретный источник водоснабжения, выписываются показа- 4

тели качества воды, производится их переcчет из мг/дм3 в мг-экв/дм3. Затем приводятся полныйанализ исходной воды и проверкауравнения электронейтральности.

2. Определение производительности ВПУ. ВПУ ТЭС и АЭС пред-

назначена для восполнения потерь пара, питательной воды и конденсата как в основном цикле электростанций, так и в системах теплоснабжения. Приводится состав основного оборудования ТЭС

иАЭС (тип паровых котлов, котлов-утилизаторов, паровых и газовых турбин, ядерных реакторов и парогенераторов АЭС) и величины потерь теплоносителя.

При расчете производительности водоподготовительных установок для приготовления добавочной подпиточной воды для конденсационных электростанций и отопительных ТЭЦ учитывается, что при номинальной паропроизводительности устанавливаемых котлов внутристанционные потери пара и конденсата не должны превышать 2 %.

Общее значение потерь пара и конденсата для АЭС, оборудованных реакторами типа ВВЭР, не должно превышать 1–1,5 %, а для АЭС, оборудованных реакторами типа РБМК, – 0,5 % паропроизводительности энергоблоков. Для электростанций с прямоточными котлами расчетная производительность ВПУ увеличивается для блоков мощностью 200, 250 и 300 МВт – на 25 т/ч, 500 МВт – на 50 т/ч и 800 МВт – на 75 т/ч; для ТЭС с барабанными котлами

иАЭС с реакторами типа ВВЭР – на 25 т/ч.

При использовании пара на разогрев мазута без возврата конденсата расчетное значение потерь для газомазутных станций принимается равным 0,15 т на 1 т сжигаемого мазута.

Для ТЭЦ с отпуском пара на производство производительность ВПУ увеличивается исходя из покрытия потерь конденсата на производстве с 50%-м запасом на невозврат конденсата. В расчете производительности ВПУ учитываются также потери с непрерывной продувкой барабанных котлов. Величина продувки принимается в пределах 0,5–1 % суммарной паропроизводительности установленных котлов.

При расчете производительности ВПУ подпитки теплосети учитывается, что в закрытых системах теплоснабжения расчетный часовой расход подпиточной умягченной деаэрированной воды при-

5

нимается равным 2 % объема воды в трубопроводах тепловых сетей и присоединенных к ним местных систем потребителей.

Таким образом, производительность ВПУ для подпитки основного цикла составит:

для КЭС определяют внутренние потери и принимают запас обессоленной воды:

QВПУобес 2% DN qзап,

где D – паропроизводительность котла, т/ч; N – количество котлов;

qзап – запас обессоленной воды, т/ч.

для ТЭЦ определяют следующие возможные виды потерь:

1)внутренние qвнутр 2 %DN;

2)внешние qвнеш p% Dотб 1,5,

где p% – потери на производстве;

Dотб – количество отпущенного потребителю пара, т/ч; 1,5 – запас обессоленной воды;

3)продувка qпрод k% Dб.к, где k – процент продувки (0,5 1%);

4)потери на мазутном хозяйстве qм.х 0,15Bn,

где 0,15 – расход пара на 1 т сжигаемого мазута; B – расход мазута на котел, т/ч (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Производительность ВПУ для подпитки основного цикла ТЭЦ составит

QВПУобес qвнутр qвнеш qпр qм.х qзап;

для АЭС:

QВПУобес (0,5 1%) Dn qзап.

6

Производительность ВПУ для покрытия потерь в системе теплоснабжения составит

QВПУумягч 2% Gс.в,

где Gс.в – расход воды на сетевые подогреватели (табл. 1.2).

3. Обоснование метода подготовки подпиточной добавочной воды на ТЭС (АЭС) и выбор конкретной схемы ВПУ.

Выбор способов обработки добавочной воды на ТЭС и АЭС производится в зависимости от качества исходной воды и типа установленного оборудования.

Восполнение потерь питательной воды производится химически обессоленной водой, если среднегодовое суммарное содержание

анионов сильных кислот (SO24 + Cl + NO3 + NO2 ) исходной воды

менее 5 мг-экв/кг и при отсутствии специфических органических соединений, которые не могут удаляться при коагуляции. Применение испарителей допускается при технико-экономическом обосновании и наличии в исходной воде упомянутых органических загрязнений.

Если Аск 5 экв/кг, то применяют мембранные методы подго-

товки воды.

На ТЭС (АЭС) в качестве исходной воды используется как правило вода поверхностных источников, поэтому подготовка воды

7

осуществляется в два этапа. На первом этапе – предварительная очистка – вода избавляется от грубодисперсных, основной части коллоидных примесей, частично умягчается и декарбонизируется. Выбор типа предочистки производят по величине карбонатной жесткости исходной воды (ЖК) по табл. П2.

В зависимости от выбранного типа предочистки производится пересчет показателей качества воды.

а) предочистка – коагуляция Al2(SO4)3:

Жесткость остаточная

Жостк Жисхк КAl ;

Жостнк Жисхнк КAl ;

Жосто Жисхо ,

где Жк, Жнк, Жо (с индексами) – жесткость карбонатная, некарбонатная и общая воды после обработки и исходной, мг-экв/дм3;

КAl – доза Al2(SO4)3 для коагуляции, мг-экв/дм3 (принимается

вдиапазоне 0,2–1,2 мг-экв/дм3).

Щелочность остаточная

Щост Щисхо КAl , мг-экв/ дм3,

где Щисхо – щелочность исходной воды общая, мг-экв/дм3.

Концентрация хлор-ионов не изменяется. Концентрация кремниевой кислоты уменьшается на 25 %

SiO32ост 0,75SiO32исх.

б) предочистка – коагуляция FeSO4 с известкованием:

Жесткость остаточная

Жостк 0,7 мг-экв/ дм3;

Жостнк Жисхнк КFe ;

8

Жосто Жостк Жнкост,

где КFe – доза FeSO4 для коагуляции, мг-экв/дм3 (принимается в диапазоне 0,2–0,7 мг-экв/дм3).

Концентрация SO24 :

SO24 SO24исх КFe , мг-экв/дм3.

Щелочность остаточная:

Щост Жостк изв, мг-экв/дм3;

Жостк Щм.о 0,7;

изв Щф.ф 0,3 0,4 мг-экв/дм3,

где изв – избыток извести. Концентрация Cl– не изменяется.

Концентрация SiO32ост 0,6SiO32исх, мг-экв/дм3.

Для дальнейшей окончательной очистки воды выбор схемы производится по табл. П3.

В качестве примера (рис. 1.1) приведен эскиз схемы ВПУ. Схема состоит из предочистки, где вода проходит обработку методом

умягчения гашеной известью Ca(OH)2 с одновременной коагуляцией сернокислым железом FeSO4 и добавлением флокулянта по-

лиакриламина в осветлителе (изменения показателей качества исходной воды приведены выше). После осветления воды на осветлительных фильтрах в точке «А» поток разделяется на два:

1)первый направляется в схему трехступенчатого обессоливания воды для подпитки основного цикла;

2)второй – в систему умягчения воды для подпитки системы теплоснабжения.

9