ПАРОВОДЯНОЙ БАЛАНС АЭС
АЭС, как и тепловые, имеют замкнутый цикл рабочеготела, т. е. воды и пара. Пар поступает на турбину, после которой в виде конденсата с расходом поступает в деаэратор. Отобранный пар отдает теплоту в различных теплообменниках и в виде конденсата тоже направляется в деаэратор.
Рис. 10.11. Схема движения воды и пара одноконтурной АЭС:
1 — реактор; 2 — сепаратор-пароперегреватель; 3 — конденсатоочистка; 4 — подогреватели низкого давления; 5 — установка очистки воды неорганизованных протечек; 6 — установка очистки воды организованных протечек; 7 — смеситель; 8 — установка очистки продувочной воды.
Организованные протечки воды и пара через сальники арматуры и уплотнения насосов после очистки возвращаются в пароводяной цикл. Из деаэратора вода питательными насосами направляется в парогенератор. Для очистки циркулирующей воды от загрязняющих веществ часть ее в виде продувки непрерывно поступает на внутриконтурную очистку, после которой, смешиваясь с питательной водой в смесителях, возвращается в систему.
|
|
В идеальном случае при отсутствии потерь пара и воды суммарное количество перечисленных выше потоков должно равняться общему расходу питательной воды. В реальных же условиях неизбежны пароводяные потери, которые компенсируются добавочной водой .
На основании изложенного можно написать следующий баланс питательной воды (за 100 % принято значение ):
. (1)
При установившемся режиме работы блока ориентировочно =88%; =10%; =1%; =0,5%; =0,5%.
Добавка складывается из возврата воды после очистки неорганизованных протечек (стоков), присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин и других потоков:
. (2)
Присосы охлаждающей воды содержат соли, которые при переработке воды на спецводоочистке увеличивают количество веществ, подлежащих захоронению совместно с радиоактивными отходами. Поэтому присосы должны быть минимальными и их необходимо постоянно контролировать. Присосы охлаждающей воды могут быть рассчитаны, если жесткость охлаждающей воды выше 0,5—1 мг-экв/л,
. (3)
Здесь и — жесткость конденсата турбины и охлаждающей воды, мкг-экв/л. При меньшей жесткости определять количество присосов можно по содержанию натрия, пользуясь pNa-мером или кондуктометрически. У современных турбин с весьма плотными конденсаторами присосы не превышают 0,01% расхода основного конденсата, что для блока электрической мощностью 1000 МВт составляет примерно 1,4-10-4 м3/с.
Пароводяные потери блока Qпот складываются из сбросов воды при регенерации и промывке фильтров qрег, неорганизованных протечек контуров через неплотности, воздушники, дренажи, потерь при опорожнении контуров, отборе проб и т. д. . На одноконтурной АЭС вследствие загрязнения радиоактивными нуклидами всех технологических стоков сброс их в открытый водоем без предварительной очистки запрещен, поэтому их направляют на переработку с целью дезактивации. После переработки сточных вод концентрированный раствор солей и радионуклидов направляется на захоронение в хранилище жидких отходов (ХЖО), а очищенная вода возвращается в цикл. На захоронение направляется примерно 0,25 % общего количества сточных вод, что для блока мощностью 1000 МВт составляет в среднем 2,2-10-5 м3/с (около 80 л/ч). Образующийся при протечках основных контуров пар qn3p удаляется вентиляционными установками в атмосферу.
|
|
Таким образом,
(4)
Так как количество воды на блоке колеблется в небольших пределах и при рассмотрении пароводяного баланса за большой промежуток времени может быть принято постоянным, то можно считать, что пароводяные потери блока равны суммарным добавкам воды, т. е.
, (5)
или после подстановки значений из (2) и (4) получаем
(6)
Если равенство (5) не удовлетворяется, то на блоке наблюдается дебаланс воды, который считают отрицательным при , в этом случае недостаток воды на блоке компенсируется подачей химически обессоленной волы qх.о.в, а равенства (2) и (6) принимают вид
и
(7)
Дебаланс считается положительным, если ; в этом случае дебалансная вода qдеб сбрасывается в открытый водоем, а равенство (6) принимает вид
. (8)
Дебалансной считается вода после переработки стоков, накапливаемая в баках подпиточной воды (см. рис. 1) сверх допустимого уровня. Так как дебалансная вода является лишней для блока (или для всей АЭС), то разрешается ее удаление в открытый водоем с соблюдением санитарных норм в соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Нормами радиационной безопасности НРБ-76».
Положительный дебаланс может возникнуть в результате значительных присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин и теплообменниках или вследствие большой утечки технической воды из трубопроводов, проходящих в пределах зоны строгого режима. В этом случае техническая вода поступает совместно со стоками на переработку, увеличивая возврат воды после очистки неорганизованных протечек. Положительный дебаланс образуется также при значительном поступлении на блок «чистого» пара пром-котельной.
По нормам проектирования АЭС не должна иметь положительного дебаланса. При кратковременном увеличении количества воды на блоке, например вследствие опорожнения контуров от загрязненного теплоносителя при ремонтах, вода должна собираться в специальных емкостях и после очистки использоваться для заполнения и подпитки блока. В отличие от ТЭС, где пароводяные потери представляют собой утечки теплоносителя из цикла в окружающую среду (парения, течи), на АЭС, где утечки и парения в окружающую среду чрезвычайно малы, к пароводяным потерям следует относить также и утечки теплоносителя из контуров в систему сбора стоков, направляемых в дальнейшем на переработку в основном на выпарных аппаратах спецводоочистки.
Пароводяные потери блока, %, выработки пара, определяются по формуле
, (9)
где Qпар — паропроизводительность парогенератора. По «Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей» (ПТЭ) пароводяные потери одноконтурной АЭС не должны превышать 0,5 %.
[1] Органическим детритом называются остатки гниющих растений, животных и бактериальная микрофлора.