Лекция №17

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 Q_пот складываются из сбро­сов воды при регенерации и промывке фильтров q_рег, 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 q_n3p 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 q_х.о.в, а равенства (2) и (6) принимают вид

и

(7)

Дебаланс считается положительным, если ; в этом случае дебалансная вода q_деб 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 Q_пар — 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.