Назначение деаэраторной установки

Необходимость иметь в воде АЭС возможно меньшее количество примесей и стремление поддерживать их содержание на уровне истинной растворимости требуют борьбы 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. В среде высокой чистоты, какой обычно является питательная вода на АЭС, некоторое содержание кислорода даже желательно, так как при этом возникает защитная окисная пленка. Однако для этого требуется поддержание определенного уровня окислительно-восстановительного потенциала. Поэтому пока более распространен водный режим, основанный на деаэрации конденсата и питательной воды, причем потоки с различными первоначальным газосодержанием целесообразно деаэрировать в раздельных установках, тем более что могут резко отличаться температурные условия отдельных потоков и их радиоактивность.

В тепловые схемы АЭС включены:

- основная деаэрационно-питательная установка на главном потоке «конденсат турбин питательная вода» парообразующей установки (парогенераторов двухконтурной станции или реактора одноконтурной станции)

- деаэрационно-подпиточная установка реактора двухконтурной станции.

В состав деаэрационно-питательной установки входят: деаэрационная колонка (одна, чаще две, иногда три) и связанный с ней охладитель выпара, деаэрационный бак, питательные насосы. Деаэрационная колонка является одновременно подогревателем смешивающего типа, в котором происходит не только подогрев основного потока конденсата за счет отборного пара турбины, но и его соединение с некоторыми другими потоками и прежде всего с дренажами всех подогревателей высокого давления. В охладителе выпара происходит разделение паровоздушной смеси с последующим возвратом конденсата пара в систему станции и удалением неконденсирующихся газов в атмосферу. При изменениях нагрузки возможно кратковременное различие в расходах воды, подаваемой конденсатными и питательными насосами. Для обеспечения необходимого расхода питательной воды в любых режимах работы перед питательным насосом должна быть водяная емкость, как правило, имеющая вид аккумуляторного бака. Так как этот бак используют также и для уста­новки на нем деаэрационных колонок, то его называют деаэраторным баком. Питательные насосы, располагаемые под деаэраторным баком, забирают из него питательную воду и подают ее в парогенераторы двухконтурных АЭС или в реакторы одноконтурных АЭС, обеспечивая их постоянное питание. На двухконтурных АЭС 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. Кроме того, в конденсатосборнике и трубопроводах до конденсатного насоса вновь возможен подсос воздуха. Воздух может поступать в конденсат также и с дренажем греющих паров ПНД, если он подается в конденсатный тракт, а не в конденсатор.

В отсутствие 100%-ной конденсатоочистки причина поступления свободной углекислоты во второй контур двухконтурных АЭС разложение би­карбонатов и гидролиз 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 коррозионностойких, но дорогих конструкционных материалов. В некоторой степени разложение бикарбонатов с выделением свободной углекислоты продолжается и после деаэратора в связи с повышением температуры воды в ПВД и в парогенерирующих установках. В этом причина присутствия углекислоты в паре, несмотря на наличие деаэратора. Однако при его отсутствии коррозия питательного и экономайзерного трактов и парогенераторов проявлялась бы значительней. Таким образом, деаэратор как специальный элемент тепловой схемы двухконтурных АЭС применим и при наличии деаэрации в конденсаторе.

Для одноконтурных АЭС можно было бы отказаться от установки специального деаэратора, ограничившись деаэрацией в конденсаторе. Это правомерно в связи с обязательной 100%-ной конденсатоочисткой на ионообменных фильтрах и полным обессоливанием добавочной воды. Поэтому поступление карбонатов и бикарбонатов в конденсатно-питательный тракт практически исключается. Большое содержание радиолитического кислорода во всем тракте одноконтурных АЭС заставляет тщательно вентилировать паровые объемы подогревателей для отвода паровоздушной смеси в область отсоса из конденсаторов. Если к тому же применять для дренажа конденсатов греющего пара регенеративных подогревателей схему, приведенную на рис. УЛО, с каскадным сливом в конденсатор, то для удаления кислоро­да достаточна деаэрация в конденсаторе.

Большое количество кислорода могла бы вносить добавочная вода. Однако соответствующим образом организованной подаче ее в паровой объем конденсатора в нем будет обеспечена деаэрация и этого потока. Газы из воды можно удалять химическими и термическими методами. Хи­мические методы характеризуются избирательностью связи с удаляемыми газами и практически применимы только для удаления кислорода. Из реагентов, взаимодействующих с кислородом, для вторых контуров АЭС можно использовать гидразин как дополнение к термической деаэрации для удаления микроколичеств остаточного кислорода. На АЭС обычно используют только термические деаэраторы, которые являются одним из теплообменников регенеративной системы станции и удаляют из воды любые растворенные газы, не внося дополнительных примесей в воду.