3. Очистка воды 2 контура от газов.

Необходимость иметь в воде атомных станций возможно меньшее количество примесей и стремление поддерживать их содержание на уровне истинной растворимости требует борьба с коррозией конструкционных материалов. Строго говоря, коррозионные процессы могут протекать и при отсутствии в воде коррозионно-агрессивных газов, однако эти газы интенсифицируют ее.

В конденсате и питательной воде могут быть растворены различные газы, прежде всего кислород и углекислота, а также азот и аммиак. Коррозионно-агрессивными являются первые два, азот — практически нейтрален, а аммиак в определенных условиях даже полезен. Коррозионная агрессивность аммиака проявляется в основном в отношении медных сплавов и только при наличии в воде кислорода. Поэтому удаление из воды кислорода препятствует как общей кислородной коррозии сталей, так и аммиачной коррозии латуни. Для атомных станций, применяющих в качестве основного конструкционного материала нержавеющие аустенитные стали, обескислороживание воды имеет большое значение также и для предотвра­щения специфической для этой стали коррозии под напряжением.

На двухконтурных атомных электростанциях кислород в конденсат и. питательную воду поступает с воздухом в основном через неплотности в элементах теплового оборудования, находящихся под разрежением. Это относится прежде всего к конденсаторам турбины, в которых наряду с максимальным уплотнением конденсатора обязательно должна осуществляться деаэрация конденсата, в результате чего содержание кислорода в конденсате не должно превышать норм, установленных для питательной воды любых парогенерирующих установок. Однако при переменных нагрузках оптимальные условия для деаэрации в конденсаторе могут нарушаться, учитывая ограниченное время для десорбции газов. Также на величину растворенных газов в воде коденсатосборников существенное влияние оказывает переохлаждение конденсата. Кроме того, в конденсатосборнике и трубопроводах до конденсатного насоса вновь возможен подсос воздуха. Воздух может поступать в конденсат также и с дренажем греющих паров подогревателей низкого давления, если он подается в конденсатный тракт, а не в конденсатор. Так же кислород может поступать в конденсат с подпиточной водой ГК и деаэратора. Кроме того, неконденсирующиеся газы могут поступать в ГК с паром. Количество

неконденсирующихся газов, приносимых с паром (после 2-3 суток работы ЭБ на энергетическом уровне мощности) невелико и составляет не более нескольких процентов общего количества воздуха поступающего в вакуумную часть ПТУ.

Основная часть газов из ГК удаляется основными эжекторами. В инструкциях по эксплуатации конденсационных установок указывается на необходимость проверки герметичности вакуумной системы ПТУ (1 раз в месяц при работе турбины, а также перед остановом ее для ремонта). При этом расход воздуха не должен превышать 100 кг/час на один ГК, а массовая концентрация О₂ в конденсате не должна превышать 30 мкг/дм³, тогда как в питательной воде она не должна превышать 10 мкг/дм³.

Причиной поступления свободной углекислоты во второй контур двухконтурных атомных электростанций является разложение бикарбонатов, (а частично и карбонатов), поступающих с присосом охлаждающей воды в конденсаторах, а также с добавкой химически очищенной воды, если она не прошла полного обессоливания. Разложение бикарбонатов, а тем более карбонатов, происходит в процессе подогрева воды, т. е. после конденсатора. Поэтому деаэрация в конденсаторе дополняется аналогичным процессом в специальном элементе тепловой схемы—деаэраторе, основное назначение которого—удалять из воды кислород и углекислоту. Это позволяет для всего последующего тракта отказаться от применения коррозионно-стойких, но дорогих конструкционных материалов.

Основная деаэрационно-питательная установка предназначена для:

- удаления из питательной воды коррозионно-активных углекислого газа (СО₂), кислорода (О₂), а также связанной двуокиси углерода путем термического разложения бикарбо­натов, растворенных в питательной воде;

- создания рабочего резерва питательной воды в баках-аккумуляторах для компенсации небаланса между расходом питательной воды в ПГ и основного конденсата турбины с учетом добавочной воды;

- подогрева питательной воды.

Деаэрационная установка состоит из двух термических деаэраторов ДП-3200/185, каждый из которых включает в себя две деаэрационные колонки ДСП-1600, установленные на аккумуляторном баке емкостью 185 м³.

Удаление остаточных растворенных в воде газов осуществляется в деаэрационной установке методом термиче­ской деаэрации посредством нагревания ее до кипения. Термическая деаэрация воды основана на законе Генри, согласно которому растворимость газа пропорциональна его парциальному давлению над поверхностью воды. Для удаления из воды растворенных газов необходимо чтобы давление над уровнем воды было равно парциальному давлению водяных паров, что выполнимо только при кипении воды. При кипении происходит выделение пузырьков газа, образующихся в объеме жидкости, а также разложение связанного углекислого газа. Нагрев воды осуществляется паром. Надежная термическая деаэрация обеспечивается увеличением поверхности соприкосновения воды и греющего пара дроблением воды на струи и пленки. Более подробно принцип работы деаэратора и основы его эксплуатации были изучены на кафедре паровых турбин.

В некоторой степени разложение бикарбонатов с выделением свободной углекислоты продолжается и после деаэратора в связи с процессом подогрева воды в ПВД. В этом причина присутствия углекислоты в паре.

На АЭС в настоящее время в сочетании с деаэрацией для удаления кислорода используется гидразинная обработка конденсата и питательной воды. Гидразин взаимодействует с кислородом по реакции:

N₂H₄ + О₂ N₂ + 2Н₂О

Необходимый эффект связывания кислорода гидразином достигается при 80⁰С и выше. Кроме того, гидразин, обладая восстановительными свойствами в температурном диапазоне 100⁰С – 250⁰С способен восстанавливать легко разрушаемые окисные пленки С_ИО, Fе₂О₃ (продукты стояночной коррозии) в окисные пленки Си₂О₃, Fе₃О₄. Эти пленки имеют хорошую адгезию к поверхности и более выраженные защитные свойства.