В период работы энергоблоков на 100 % уровне мощности проведены испытания башенных испарительных градирен энергоблоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС-2 по результатам, которых было обнаружено значительное количество солей в циркуляционной воде, и как следствие серьезные отложения на технологическом оборудовании и строительных конструкциях.

Отложения на технологическом оборудовании влекут за собой:

– резкое снижение эффективности работы БИГ;

– повышение температуры охлажденной воды;

– изменение положения разности температур (вход/выход) в градирне вверх по температурной шкале;

– увеличение аэродинамического сопротивление оросительного устройства и градирни в целом, из-за уменьшения его проходного сечения;

– снижение проектной тепловой нагрузки на градирню.

Солевые отложения связаны с очень низким количеством подпиточной воды. Для градирен, использующих подпиточную воду из открытых водоемов без предварительной подготовки (согласно «Охрана окружающей среды: процессы и аппараты защиты гидросферы» п. 6.2 Оборотное водоснабжение), рекомендуемое количество продувочной воды составляет 5–10 % от гидравлической нагрузки. Таким образом рекомендуется продувать не менее 7300 м ³ /ч воды оборотного цикла. Учитывая, что к этой цифре прибавляются потери на испарение (около 2600 м ³ /ч), каплеунос, вынос воды через воздуховходные окна, то необходимый объем подпитки должен составлять около 10000 м ³ /ч.

Интенсивное отложение солей и иных примесей также связано с гидравлической перегруженностью градирни. Согласно Пособию по проектированию градирен к СНиП 2.04.02–84 плотность орошения для башенных испарительных градирен не должна превышать 10 м ³ /м ² *ч. В градирнях энергоблоков № 1,2 НВАЭС-2 плотность орошения составляет 14,13 м ³ /м ² *ч, что значительно превосходит все рекомендации.

Способы повышения эффекивности.

Для устойчивой работы и поддержания необходимого теплоперепада при рабочей гидравлической нагрузке, необходимо выдерживать воднохимический режим:

– содержание сульфатов — не более 1000 мг/дм ³ ;

– «рН» в диапазоне 8.0–8.9;

– твердые частицы — 320–520 мг/л;

– карбонатная жесткость — 3,0–6,8 мвал/л;

– хлориды — не более 2–15 мг/л.

Поддержание требуемого качества воды при проектной гидравлической нагрузке должно быть обеспечено:

– дозированием реагентов;

– продувкой канала холодной воды в объеме не менее 7300 м3/ч на каждую градирню;

– подпиткой бассейна градирни для компенсации эксплуатационных потерь воды в системе не менее 10000 м3/ч на каждую градирню.

Однако ввиду больших расходов (до 150 тыс. м ³ /ч), проведение тщательной очистки охлаждающей воды не целесообразно и ресурсозатратно.

При необходимости производить очистку градирни после ее длительной эксплуатации по графику технического обслуживания (очистка водораспределительной системы, оросительного устройства, «зимних труб» и т. д.).

Необходимо проводить периодические осмотры технологического оборудования и строительных конструкций на предмет загрязнений или разрушений.

– ежедневно: качество воды, уровень воды в водосборном бассейне, температуру атмосферного воздуха и температуру воды в градирне для контроля режима эксплуатации;

– еженедельно: общее состояние градирен, внешний осмотр;

– ежемесячно: испытание задвижек на работопригодность;

– ежегодно: инспектирование изнутри и снаружи, при необходимости чистка или замена изношенного оборудования.

При повышении температуры циркуляционной воды в конденсаторе выше проектно допустимых значений рекомендуется, не меняя тепловой нагрузки, увеличивать расход циркуляционной воды в системе, вплоть до максимально предусмотренных величин для безаварийной работы конденсатора, с учетом его технического состояния. Такой способ является более выгодным с точки зрения удельного расхода топлива и приводит к лучшей глубине охлаждения.

При уменьшении разницы температур циркуляционной воды в градирне (вход/выход) необходимо снизить гидравлическую нагрузку на градирню, что приведет к уменьшению плотности орошения и восстановлению проектного теплоперепада.

Согласно Пособию по проектированию градирен к СНиП 2.04.02–84 плотность орошения для башенных испарительных градирен не должна превышать 10 м ³ /м ² *ч. Для снижения гидравлической перегруженности градирен энергоблоков № 1,2 можно рассматривать следующие варианты:

– строительство дополнительной вентиляторной градирни, производительностью не менее 45000 м ³ /ч (расход будет определяться при дополнительной проработке) для каждого энергоблока;

– строительство дополнительной башенной градирни, производительностью не менее 45000 м ³ /ч (расход будет определяться при дополнительной проработке) для каждого энергоблока.

– Вентиляторная градирня требует меньших капиталовложений на начальном этапе в сравнении с башенной, обладает большей глубиной охлаждения, что благоприятно влияет на общую температуру циркуляционной воды, занимает меньшую площадь застройки. Но имеет большие эксплуатационные затраты, состоящие, в основном, из потребления электроэнергии приводами вентустановок. Учитывая климатические условия в зимний период площадки расположения энергоблоков Нововоронеской АЭС накладываются дополнительные, повышенные требования к эксплуатации вентиляторной градирни, связанные возможность перемерзания воды в теплообменных элемента.

– Башенная градирня значительно превосходит вентиляторную по капитальным затратам, имеет в сравнении меньшую глубину охлаждения, занимает большую площадь под застройку при минимальных эксплуатационных затратах.

– Для выбора одного из этих вариантов гидравлической разгрузки существующих БИГ рекомендуется провести детальный сравнительный экономический и технический анализ.

В статье приводится возможность увеличения расхода подпитки-продувки системы оборотного водоснабжения энергоблоков № 1,2 Нововоронежской АЭС-2.

При поддержании стабилизационного водно-химического режима транспорт кальция в системах охлаждения зависит от соотношения расходов подпиточной и продувочной воды и концентрации ингибитора. В свою очередь, соотношение объемов подпитки и продувки — это коэффициент упаривания, и в идеальных условиях, при отсутствии потерь в системе, он равен отношению содержания наиболее растворимых компонентов в подпиточной и оборотной воде, например, ионов хлора или натрия (соблюдение баланса солей). Формулы для расчета транспорта кальция и коэффициента упаривания приведены ниже:

где Ку - коэффициент упаривания;

Q п/п и Qпр. — расходы подпитки и продувки, соответственно, м ³ /час или м ³ /сут.;

[Сl] _о.в. и [Сl] _п/п. — концентрация хлоридов в оборотной и подпиточной воде, соответственно;

[Na] _о.в. и [Na] _п/п. — концентрация ионов натрия в оборотной и подпиточной воде, соответственно;

Тр. _Ca — транспорт кальция, %;

Ку _{Жса —} коэффициент упаривания по кальциевой жесткости;

Ку Сl– коэффициент упаривания по хлоридам.

Оптимальный ВХР должен гарантировать безопасную работу оборудования с поддержанием показателей качества охлаждающей воды в заданных пределах. При ведении стабилизационного водно-химического режима роль ингибитора сводится к сдерживанию процесса образования отложений в условиях интенсивного упаривания. Поэтому с ростом коэффициента упаривания более эффективный ингибитор обеспечивает большее значение транспорта кальция.

Система подпитки предназначена для восполнения потерь (продува, испарение, унос) из системы основной охлаждающей воды и системы неответственных потребителей, а также подачи воды на нужды общестанционных потребителей.

Система подпитки состоит из:

– 4-х центробежных насосов подпитки;

– 3-х фильтрующих установок в камере переключений;

– трубопроводов, арматуры и КИПиА.

Насосная станция подпитки, где подпиточные насосы, расположена в пойме реки Дон. Со стороны реки Дон вода поступает по подводящему каналу в четыре водоприемные камеры подпиточных насосов, далее насосами в камеру переключений, где вода проходит очистку через фильтрующие элементы и поступает по трубопроводам подпитки в потребителям АЭС.

Установлен следующий режим работы насосных агрегатов: при работе первого и второго энергоблока в работе два подпиточных агрегата и два в резерве, при работе только первого или только второго энергоблока в работе один подпиточный агрегат и один в резерве.

Краткие технические характеристики подпиточных насосов ситсемы подпитки градирен:

– агрегат электронасосный центробежный вертикальный с электродвигателем;

– расход Q=4837 м ³ /ч;

– напор Н=62м;

– питающее напряжение U=10кВ4;

– мощность N=1250кВт;

– частота вращения n=743об/мин.

Трубопроводы подпитки обеспечивают подачу воды реки Дон от насосной станции подпитки до градирен энергоблоков № 1,2 НВ АЭС-2 в систему оборотного водоснабжения, а также для общестанционных нужд.

Максимальный расход трубопроводов подпитки на два энергоблока 9470 м ³ /ч. Расход подпиточной воды на одну градирню составляет от 2600 м ³ /ч — зимний период до 4505 м ³ /ч в летний период, общестанционные нужды 460 м ³ /ч.

Трубопровод продувки предназначен для отведения воды в реку Дон:

– продувочной воды от блочной насосной станции системы оборотного водоснабжения;

– воды после от здания турбины фильтров прочистки основной охлаждающей воды.

Расход продувочной воды с двух блоков составляет от 3541,7 м ³ /ч — зимний период до 3663,5 м ³ /ч — в летний период.

Вывод: наиболее оптимальный метод повышения эффективности эксплуатации оборотного водоснабжения БИГ заключается в введении дополнительных трубопроводов подпитки общим суммарным расходов на два энергоблока с действующим трубопроводом 20000м ³ /ч, а также трубопроводов продувки, обеспечивающих расход воды не менее 14600м ³ /ч.

Литература:

1. СТО 1.1.1.02.006.1550–2018 Коррекционная обработка охлаждающей воды башенных испарительных градирен атомных станций
2. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономарёвой. Изд. 10-е, перераб. и доп. — М.: Изд-во «Иван Фёдоров», 2003. 240 с.
3. РД ЭО 1.1.2.09.0824–2010 «Лабораторный анализ отложений с теплообменного оборудования атомных электростанций с водо-водяным энергетическим реактором.
4. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.02–84 «ФГУП ЦПП» Москва. 2006.
5. Технический отчет. Определение и анализ технических характеристик башенных испарительных градирен энергоблоков № 1,2 Нововоронежской АЭС-2. ООО «Каскад» Москва 2020.