АЭУ АЭС с ВВЭР. Влияние эксплуатационных факторов на работу конденсатора

Из сказанного выше следует, что возможность каких-либо однозначных рекомендаций по выбору метода борьбы с загрязнением конденсаторов практически исключена. Этот выбор должен производиться в каждом отдельном случае индивидуально с учетом всех местных условий и техникоэкономического сопоставления возможных вариантов. Последние могут в случае необходимости предусматривать сочетание различных методов механической очистки, физической и химической обработки воды и чистки конденсаторов.

Применение профилактических средств, которые могут обеспечить практически постоянное поддержание чистоты поверхности охлаждения конденсаторов в условиях их длительной непрерывной эксплуатации межремонтные периоды, необходимо, как правило, предусматривать. При этом среднее значение вакуума в конденсаторе и соответственно экономичность энергетической установки выше, чем при периодических чистках конденсаторов. Наряду с увеличением срока службы трубок это позволяет не только оправдать более высокие затраты на профилактические мероприятия, но и получить в результате их осуществления значительный выигрыш.

Кратко рассмотрим указанные виды загрязнений и способы борьбы с ними.

6.1.9.1 Механические загрязнения

Под механическими загрязнениями понимают засорение трубок и трубных досок конденсаторов щепой, травой, листьями, водорослями, землей, ракушками, рыбой и т.д. Эти загрязнения носят выраженный сезонный характер и особенно усиливаются весной и осенью.

Механические загрязнения особенно опасны тем, что в отличие от остальных видов загрязнений, которые нарастают постепенно, могут очень быстро перекрыть живое сечение трубной доски и почти полностью прекратить доступ охлаждающей воды в трубки конденсатора, вызвав аварийный останов турбины. Это может явиться следствием прорыва очистных сеток в период паводка или при общем неудовлетворительном состоянии водоприемных сооружений.

На АЭС водозаборные сооружения оборудованы подвижными сетками, которые вращаются электродвигателями с редукторами. Сетки изготавливаются из латунной или стальной оцинкованной проволоки с величиной ячеек 3 х 3...6 х 6 мм. Сетки устанавливаются в несколько рядов, вначале крупноячеистые, затем более мелкие. Кроме того, сетки устанавливаются последовательно по несколько сеток одного размера ячеек для возможности поочередного их ремонта. Осевший на сетках мусор смывается струями воды из сопел. Подвижные сетки защищаются от повреждения посторонними плавающими предметами решетками с более крупными ячейками ,которые устанавливаются на входе в водоприемное устройство.

Конденсаторы обычно выполняются разделенными по воде на две половины. Это позволяет производить очистку конденсаторов при работе турбины по половинам при сниженной до 50...60 % нагрузке. Определенный эффект дает промывка конденсаторов обратным током. Особенно и эффективна такая промывка при засорении трубных досок. Для осуществления этого метода циркуляционная система конденсаторов должна иметь дополнительные водоводы, соединяющие напорные и сливные линии с соответствующими задвижками, как показано на рис 6.11

         Рис. 6.11 Принципиальная схема промывки конденсатора обратным током воды

Для промывки левой половины конденсатора задвижки 2,4,5,6 должны быть открыты, а 1,3- закрыты. При промывке правой половины задвижки 2,4 закрыты, а 1,3,5,6- открыты.

Время промывки, включая все переключения, не должно превышал 20...30 мин. Величина времени промывки ограничивается температурой выхлопного патрубка, которая не должна превышать 50...60 °С.

Хорошо себя зарекомендовала для борьбы с механическими загрязнениями бессетчатая фильтрующая установка, созданная и внедренная на Чернобыльской АЭС.

Эта установка представляет собой центробежный механический трехступенчатый фильтр. Работа фильтра основана на использовании центробежного эффекта потока воды после прохождения через закручивающий аппарат, установленный на напорном циркуляционном водоводе. Под действием центробежных сил тяжелые частицы мусора отбрасываются на периферию с последующим улавливанием тремя ступенями очистки и сбросом через тангенциальные трубопроводы в сливной циркуляционный водовод. Легкая фракция загрязнений скапливается в центральной части потока, улавливается устройством в виде конического раструба, установленного по оси водовода на входе в первую ступень очистки с последующим сбросом в сливной циркуляционный водовод по специальному трубопроводу.

Закручивающий аппарат состоит из трех равномерно расположенных по окружности цилиндрических лопаток, изогнутых под углом 90°. Лопатки привариваются к внутренней поверхности напорного циркуляционного водовода.

          Эти фильтры успешно использовались перед конденсаторами пятого турбоагрегата третьего блока ЧАЭС, что привело в 1998 году к дополнительной выработке электроэнергии (67 млн кВт ч) за семь месяцев работы турбины.

Следует отметить, что фильтры дают значительный эффект при условии постоянного интенсивного загрязнения конденсаторов со стороны водозаборной системы, когда потери мощности от забивания трубных досок и трубок без фильтра значительно превышают потери от самого фильтра.

Наиболее эффективным способом очистки охлаждающих трубок конденсаторов от механических загрязнений следует считать использование шарикоочистки .

         6.1.9.2. Биологические загрязнения

Биологические загрязнения (или обрастания) - это отложения на внутренней поверхности трубок конденсатора простейших микроорганизмов и водорослей.

Эти обрастания вызывают значительное дополнительное сопротивление теплопередаче. Загрязнения  органического происхождения обычно состоят из нескольких видов растений и микроорганизмов с преобладание какого-либо одного вида. Наиболее распространенный их компонент - различные бактерии. В сильно загрязненных водах распространены зооглейные и нитчатые бактерии. При наличии в охлаждающей воде железа развиваются железобактерии, которые способны очень быстро размножаться. Присутствие в воде сульфатов способствует появлению серобактерий и сульфатовосстанавливающих бактерий, которые способствуют интенсивной коррозии трубок.

Обрастание трубок микроорганизмами происходит постепенно и начинается обычно с осаждения на трубках каких-либо механических частиц или водорослей. На чистой металлической поверхности латунных и купроникелевых трубок микроорганизмы не поселяются, что объясняется токсическим действием меди на них. Основным фактором, влияющим на интенсивность обрастания трубок микроорганизмами, являются температурные условия. Опыт эксплуатации показывает, что зимой обрастание в ряде случаев происходит более интенсивно, чем летом. В холодное время температурные условия в конденсаторе (10...20 °С) наиболее благоприятны для развития бактерий. Летом температура трубок достигает 40 °С и выше. При такой температуре большинство микроорганизмов погибает .

Одним из основных методов борьбы с биологическим обрастанием и моллюсками следует считать хлорирование циркуляционной воды.

Хлор, растворенный в воде, оказывает на микроорганизмы токсическое действие, в результате чего жизнедеятельность бактерий оказывается подавленной. В таком состоянии они не размножаются, теряют способность удерживаться на поверхности трубок и смываются потоком воды, проходящей через трубки. Хлорирование может применяться как в оборотной, так и в прямоточной системе охлаждения.

Для хлорирования охлаждающей воды могут использоваться жидкий хлор и хлорная известь, гипохлориты, двуокись хлора и другие вещества, содержащие активный хлор.

Для предотвращения образования органических отложений  хлорирование воды рекомендуется вести  периодически. Периодичность хлорирования и продолжительность подачи хлора зависят от интенсивности роста водных организмов на поверхности теплообмена, химического состава охлаждающей воды, времени года, режима эксплуатации конденсатора и других факторов и устанавливаются экспериментально. В среднем интервалы между подачами хлора составляют 2....24 ч и более, а продолжительность подачи хлора - 15...60 мин. Наиболее часто встречается следующий режим: периодичность 24 ч, продолжительность подачи хлора в воду 60 мин .

Основным показателем  режима хлорирования является количество свободного хлора на выходе из конденсатора. Согласно ПТЭ, это количество не должно превышать 0,5 мг/кг. Исходя из этого, экспериментально на основании данных хлоропоглощаемости подбирают дозу ввода хлора (Ди). Хлоропоглощаемость - это показатель, характеризующий расход хлора на разрушение и окисление микро- и макроорганизмов органических и некоторых неорганических веществ, имеющихся в охлаждающей воде и зависящих от ее химического состава, дозировки хлора, температуры воды и времени контакта воды с хлором.

Хлорная известь подается в бак, где тщательно перемешивается с водой механической мешалкой, после чего образовавшийся раствор поступает в дозирующий бачок. Из дозирующего бачка раствор забирается насосом и через фильтр подается в напорный водовод конкретного конденсатора или во всасывающий патрубок циркуляционного насоса.

Для обеспечения хорошего перемешивания хлорного раствора с водой напорного водовода необходимо располагать место ввода раствора на расстоянии 20...30 м от конденсатора.

Особым преимуществом рассмотренной химической очистки трубок от биологических отложений является то, что этот метод не требует ограничения нагрузки турбоагрегата и может проводиться при его работе. Этим же свойством обладает и широко применяющийся в последнее время в отечественной энергетике и за рубежом способ шарикоочистки, который будет рассмотрен ниже.

Следует отметить также гидравлический метод очистки трубо_к биологических загрязнений на ходу турбины, который применяется за рубежом. Этот способ заключается в том, что трубки поочередно отмываются очень сильной струей воды, вытекающей из сопла.

В настоящее время на АЭС для борьбы с биологическими отложениями. получил распространение метод термической сушки конденсаторов заключается в том, что при повышении температуры стенок конденсатных трубок освобожденного от воды конденсатора (или его половины) 50...55 °С органические и илистые отложения высыхают, растрескиваются и отслаиваются от стенок трубок. Для ускорения процесса сушки и удаления отслоившихся отложений через трубки конденсатора с помощью вентилятора продувается воздух, обычно предварительно подогретый в калорифере

Очистка трубок этим методом производится при поочередном отключении половин конденсаторов по воде при одновременном снижении электрической нагрузки и увеличении давления в конденсаторе таким образом, чтобы температура в выхлопном патрубке не превышала 55 °С. В очищаемую половину конденсатора прекращается подача охлаждающей воды. Вскрываются люки со стороны входа и выхода воды, очищаются от мусора (щепы, рыбы, ракушек и т.п.) водяные камеры и трубные доски, закрываются задвижки на линии отсоса воздуха. На площадке перед конденсатором устанавливается вентилятор, напорный патрубок которого соединится с одним или двумя люками крышки конденсатора со стороны подвода воды. Включаются вентилятор и калорифер, через трубки продуваете! подогретый воздух. Сушка трубок конденсатора продолжается 4...8 ч, а при необходимости и более.

Продолжительность сушки определяется толщиной и характером отложений и температурой воздуха, поступающего в конденсатор. После окончания сушки закрываются люки крышек конденсатора и он включается в работу. Отложения, вынесенные воздухом в водяные камеры, удаляются потоком воды при включении половины конденсатора в работу. Это метод называют «сухой» термической обработкой.

Разновидностью термической сушки является вакуумная сушка. Сущность метода заключается в том, что в водяном пространстве конденсатора создается вакуум на 40... 150 мм вод. ст., более глубокий, чем в паровом пространстве. В процессе сушки слой осадка уплотняется, разрывается на мелкие чешуйки и отслаивается. При включении конденсатора в работу чешуйки смываются циркуляционной водой. Достоинство этого метода - более короткое время сушки одной половины конденсатора (1.. .2 ч).

Механическая очистка конденсаторов, которая иногда используется для удаления органических отложений, производится щетинистыми ершами, укрепленными на длинных шомполах и приводимых в действие вручную или с помощью механических, электрических, гидравлических или пневматических устройств различного типа. Используются также резиновые цилиндрики или поршеньки, которые проталкиваются через трубки шомполами, водой или воздухом под давлением с помощью пистолетов различной конструкции или других устройств струей воды под большим давлением. Наиболее часто при очистке конденсаторов этими методами используется гидравлический шомпол или пистолет.

6.1.9.3 Солевые загрязнения

        Под солевым загрязнением конденсаторов понимают отложения на внутренней поверхности конденсаторных трубок накипи, создающей большое термическое сопротивление теплопередаче. Появление накипи происходит при охлаждении конденсаторов минерал и зованной водой, содержащей соли временной жесткости. Часть угих солей, находящихся в воде в растворенном состоянии, в определенных условиях распадается с образованием накипи на стенках грубо*, водяных камер и группы* досках. Такие условия создаются в оборотных системах водоснабжения. где и> и испарения и уноса воды, а также подпитки системы водой, содержащей соли, солесодержание циркуляционной воды растет и при достижении предельного значения карбонатной жесткости начинается распад бикарбонатов с отложением солей

Наиболее перспективным и распространенным в настоящее способом поддержания в чистоте поверхности охлаждения конденсаторов турбин АЭС является очистка трубок эластичными шариками из губчатой резины - шарикоочистка (ШО).

Шарики диаметром на 1,0...2,0 мм больше диаметра очищаемых трубок при прохождении по ним под напором охлаждающей воды за счет плотного прилегания к стенкам препятствуют отложениям загрязнений любого характера или удаляют их.