Химия и химические технологии /
5. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий
К.т.н. Григорьева В.Н., Храброва Е.А., Чернова
А.В.
Севастопольский национальный университет
ядерной энергии
и промышленности, Украина
Исследование вариантов растворения
отложений в
труднодоступных местах ПГВ-1000
Актуальной проблемой надежной
эксплуатации парогенератора (ПГ) является целостность теплообменных труб. Накопление
отложений продуктов коррозии на теплообменных поверхностях ПГ АЭС с реакторами
ВВЭР создает условия для нарушения целостности защитных барьеров вследствие
активизации коррозионных процессов, кроме того, ухудшается качество теплообмена.
Проведение химических отмывок ПГВ
является вынужденной мерой, когда другие мероприятия по обеспечению чистоты
теплообменной поверхности не соответствуют соблюдению установленных требований.
По характеру образования отложения в ПГ
со стороны второго контура являются наносными, они поступают в ПГ с питательной
водой, как продукты коррозионно-эрозионного износа металла оборудования второго
контура. Наибольшее
количество загрязнений наблюдается в трубчатке и в коллекторах.
Наличие соединений меди в отложениях
усиливает действие коррозионно-активных примесей под отложениями и способствует
образованию трещин вплоть до сквозного повреждения металла труб. Поэтому
удаление отложений меди является одной из основных и актуальных задач
химической отмывки. Кроме того, существует проблема труднодоступных мест, в
которой при обычной отмывки ПГ, не достигается требуемая чистота - это
«карманы» коллекторов. Для решения этой проблемы проводят химическую отмывку
полостей карманов коллекторов. Она проводится совместно с отмывкой ПГ. Отмывочный
раствор каждого этапа подается непосредственно в карманы коллекторов через
трубопроводы периодической продувки, что позволяет подавать в карманы свежий
отмывочный раствор.
Известен способ отмывки парогенератора [1], включающий три стадии обработки пароводяной полости ПГ
растворами в следующей последовательности: растворение
магнетита с помощью водного раствора аммониевого комплексоната и 1%-го раствора
гидразина при 38 oC в присутствии
ингибитора тетраимидазалина; растворение оксидов меди с использованием 5%-го
водного раствора аммониевого комплексоната (pH 7), 3%-ой перекиси водорода комплексообразователя
меди; растворение шлама в дентинг-зонах при 120 oC. Недостатками данного способа являются недостаточная
эффективность применения данной технологии по отмывке отложений сложного
химического состава из ПГ и повышенная скорость коррозии конструкционных
материалов. Другим способом [2] является
проведения химической отмывки водными растворами минеральных кислот и оснований
теплообменного оборудования. Он включает также
трехстадийную обработку: раствор, включающий минеральную кислоту, доукрепляемый
по мере ее срабатывания концентрированной серной кислотой до концентрации ее
0,1 - 0,8 %, ингибитор коррозии концентрацией 2 - 6 г/л при температуре 30 - 60
oC; раствор, включающий динатриевую соль ЭДТК с величиной pH
раствора 2,0 - 3,5 при температуре 70 - 90 oC в течение 3 - 8 часов;
раствор щелочи концентрацией 0,5 - 1,5 % при 90 - 110 oC в течение 4
- 8 часов с последующим введением в него силиката натрия до концентрации 0,5 -
5,0 % и циркулируют при температуре 60 - 90 oC в течение 6 - 10
часов. Этот способ частично позволяет ликвидировать недостатки способа [1], а именно повысить эффективность отмывки теплопередающих
поверхностей от отложений из-за высокой железо- и медеемкости применяемых
растворов минеральных кислот.
Наиболее близким к данным исследованиям
является способ проведения химической очистки, представленный а работе [3].
В условиях лаборатории кафедры ХТ АЭС, было
исследовано влияния основных параметров процесса (температуры и пропускания
воздуха) на качество растворения отложений в ПГ. Для выполнения эксперимента
использовали водяную баню, с регулировкой температуры до необходимой. Барботаж
воздуха осуществлялся с помощью газодувки для интенсивного перемешивания.
Данные по результатам проведения
растворения отложений представлены в
таблице 1.
Таблица
1 - Эффективность растворения отложений
|
Этапы |
Реагенты |
Температура, оС |
||||||||||
|
1 |
Н2О NaNO2 |
СН3СООNН4 NH4OH |
20 |
40 |
40 |
50 |
50 |
60 |
60 |
70 |
90 |
80 |
|
2 |
Н2О СН3СООNН4 ЭДТК |
NH4OH N2H4 NaOH |
40 |
60 |
80 |
60 |
70 |
80 |
90 |
90 |
90 |
90 |
|
3 |
Н2О СН3СООNН4 |
NaNO2 NH4OH |
30 |
50 |
60 |
70 |
60 |
70 |
80 |
80 |
80 |
90 |
|
Способ
|
Масса
отложений на входе, г |
Масса отложений на выходе, г |
||||||||||
|
барбатаж |
7,25 |
6,2 |
5,6 |
4,3 |
3,7 |
3,5 |
3,0 |
1,8 |
1,2 |
0,9 |
0,9 |
|
|
- |
7,25 |
6,8 |
6,0 |
4,8 |
4,3 |
4,2 |
3,9 |
2,4 |
1,6 |
1,4 |
1,3 |
|
|
|
Степень растворения, % |
|||||||||||
|
барбатаж |
|
14,4 |
22,8 |
40,7 |
49,0 |
51,8 |
58,6 |
75,2 |
83,4 |
87,6 |
87,6 |
|
|
- |
|
6,2 |
17,2 |
33,4 |
40,7 |
42,1 |
46,2 |
66,9 |
77,9 |
80,7 |
82,1 |
|
При низких температурах эффективность процесса
растворения отложений мала, поэтому большая их часть останется в объеме ПГ. С
увеличением температуры степень растворения отложений увеличивается, а
следовательно повышается эффективность отмывки. Эффективность растворения
значительно повышается, если использовать барботаж воздухом, как видно из табл.
1.
Выводы:
В результате экспериментальных исследований определены
оптимальные условия для растворения отложений. Выявлено, что при использовании
барботажа повышается степень растворения отложений.
Литература:
1. Йовчев М. Коррозия
теплоэнергетического и ядерно-энергетического оборудования / М. Йовчев: перевод
с болгарского. - М.: Энергоатомиздат, 1988.
- С. 159 -160.
2. Авторское свидетельство N 1770723 СССР,
1992, МПК F 28 G 9/00.
3. Пат. 2153644 Росийская Федерация,
F28G9/00. Способ отмывки парогенератора / Ермолаев Н.П., Смыков В.Б., Игнатов
В.И., Кольжанов В.Ф.,
Иванов В.Н.; заявитель и патентообладатель Балаковская атомная станция. - №
99118997/12; заявл. 31.08.1999; опубл. 27.07.2000.