СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЕПЛООБМЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАРОГЕНЕРАТОРА АЭС С ВОДО-ВОДЯНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ РЕАКТОРОМ /ЕГО ВАРИАНТЫ/ Российский патент 1994 года по МПК F28G9/00 

Изобретение относится к очистке поверхности теплообмена и может быть использовано в атомной энергетике для очистки труб парогенераторов АЭС с водо-водяным энергетическим реактором.

В процессе эксплуатации на теплообменной поверхности труб парогенератора образуются отложения продуктов коррозии, содержащие в основном оксиды железа и меди (последние до 20% ), которые снижают надежность в работе парогенератора и АЭС в целом. В связи с этим возникает необходимость регулярного проведения химических отмывок поверхности теплообмена от образовавшихся отложений.

Известен способ очистки теплообменной поверхности парогенератора АЭС с водо-водяным энергетическим реактором в процессе работы без снижения мощности - отмывка "на ходу" [1] . В этом способе отмывки в парогенератор дозируют раствор соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Концентрация комплексона в питательной воде парогенератора - не ниже 1,0 мг/кг.

Этот способ применяют при наличии небольшой удельной загрязненности труб, он позволяет поддерживать ее на почти постоянном уровне, компенсируя образование отложений в течение очередной кампании. Однако при наличии на теплообменной поверхности отложений с высокой удельной загрязненностью (150 г/м² и выше), что обычно и имеет место на АЭС, способ оказывается неэффективным.

Известен способ очистки парогенератора от отложений, применяемый в настоящее время на действующих АЭС с водо-водяным энергетическим реактором [2] , в котором отмывку проводят в три этапа. На первом этапе отмывки от оксидов меди парогенератор заполняют моющим раствором, содержащим 10-30 г/кг ЭДТА и 2-3 г/кг перекиси водорода, рН раствора за счет добавки аммиака 9,8-10,2, температура 60^оС и время выдержки раствора в парогенераторе 15 ч. На втором этапе для удаления оксидов железа парогенератор заполняют раствором, содержащим 20-30 г/кг ЭДТА и 1 г/кг гидразин-гидрата, рН 7,8-8,2, температура 90^оС и время выдержки 15 ч. На третьем этапе для отмывки от восстановленной меди используют раствор, содержащий 3-10 г/кг ЭДТА, 2-3 г/кг перекиси водорода и 1г/кг гидразин-гидрата, рН раствора 9,8-10,2 (за счет добавки аммиака), температура 30-50^оС и время выдержки раствора в парогенераторе 5 ч. После каждого этапа отмывки раствор дренируют из парогенератора и последний промывают обессоленной водой.

Этот способ очистки парогенератора очень громоздкий и трудоемкий, требует больших затрат времени. Кроме того, в результате трехэтапной отмывки образуется большое количество вод, подлежащих переработке, причем ее значительно затрудняет высокое содержание аммиака в водах.

Наиболее близким к предлагаемому является принятый за прототип способ очистки парогенератора, осуществляемый так же, как и предлагаемый метод, в процессе расхолаживания реакторной установки [3] . Согласно этому способу сначала производят удаление железоокисных отложений путем отмывки труб парогенератора моющим раствором, содержащим 1-50 г/кг (предпочтительно 3-20 г/кг) соли нитрилтриуксусной кислоты (NТА) и 0,1-2,0 г/кг (предпочтительно 0,2-0,5 г/кг) гидразина, рН раствора 6-10 (предпочтительно 8,8-9,0). Подачу реагентов начинают при расхолаживании до 220-230^оС. Предпочтительное время выдержки раствора в парогенераторе 5-10 ч. Затем при температуре не выше 100^оС в раствор в парогенераторе подают 30% -ную перекись водорода. Время выдержки раствора в парогенераторе при 80-100^оС 6 ч. После этого отделяют шлам гидрата окиси железа, проводят выделение меди из комплексоната и рекуперацию нитрилтриуксусной кислоты.

Однако этот способ очистки парогенераторов АЭС в процессе расхолаживания реакторной установки имеет недостаточную эффективность, особенно при наличии мощных отложений на теплообменной поверхности парогенераторов (максимальное количество железа, удерживаемое в растворе при отмывке, не превышает 5,0 г/кг).

Предлагаемый способ позволяет более эффективно провести очистку труб парогенераторов АЭС с водо-водяным энергетическим реактором в процессе расхолаживания реакторной установки с использованием выпускаемых отечественной промышленностью комплексонов. Максимальное количество железа, которое можно удержать в растворе при отмывке, составляет до 10 г/кг.

Это достигается тем, что в способе очистки теплообменной поверхности парогенератора, включающем подачу в него в процессе расхолаживания реакторной установки раствора комплексона и отмывку теплообменной поверхности при заданных температуре и рН раствора с использованием добавки, комплексон и добавку подают в парогенератор при температуре не выше 200^оС до концентрации комплексона не ниже 10 г/кг, при этом в качестве комплексона используют оксиэтилидендифосфоновую (ОЭДФ) или этилендиаминтетрауксусную (ЭДТА) кислоту или их соли, а в качестве добавки - слабую кислоту для создания рН раствора в парогенераторе 3,5-6,5.

Для очистки от отложений меди, когда они составляют более 5% в парогенератор при 120-140^оС дополнительно вводят окислитель, предпочтительно перекись водорода, до концентрации 1-5 г/кг.

При наличии на теплообменной поверхности парогенератора мощных плотносцепленных отложений отмывку раствором комплексона в процессе расхолаживания реакторной установки проводят по другому варианту. Комплексон и добавку подают в парогенератор при температуре не выше 200^оС до концентрации комплексона не ниже 10 г/кг, в процессе отмывки дополнительно осуществляют выдержку раствора в парогенераторе при 140-170^оС и при 120-140^оС в парогенератор подают окислитель, предпочтительно перекись водорода, до концентрации 1-5 г/кг и дополнительное количество комплексона до концентрации не менее 2 г/кг, при этом в качестве комплексона используют ОЭДФ или ЭДТА кислоту или их соли, а в качестве добавки - слабую кислоту для создания рН раствора в парогенераторе 3,5-6,5.

В качестве слабой кислоты предпочтительно используют щавелевую, причем ее вводят в парогенератор до концентрации не выше 30 г/кг.

Предлагаемый способ поясняется на примере очистки теплообменной поверхности парогенератора ПГВ-1000 в период планового расхолаживания реакторной установки. Удельная загрязненность труб отложениями 150 г/м², ; отложения состоят из окислов железа и меди (последних до 20% ). При проведении очистки парогенератора используется штатное оборудование; приготовление растворов комплексона и щавелевой кислоты осуществляют в баках-мешалках узла дезактивации. Концентрация приготавливаемых растворов реагентов определяется их требуемой концентрацией в объеме парогенератора и объемами последнего и бака, в котором готовится раствор.

Согласно предлагаемому способу при снижении в процессе расхолаживания реакторной установки температуры теплоносителя второго контура до 180-200^оС подают в парогенератор с расходом 15-20 м³/ч растворы трилона Б (двузамещенная натриевая соль ЭДТА) и щавелевой кислоты для создания в объеме парогенератора концентраций трилона Б и щавелевой кислоты 10-30 г/кг; рН раствора в парогенераторе 3,5-6,5. За счет кипения пароводяной смеси в парогенераторе происходит интенсивное перемешивание раствора. Раздача растворов реагентов внутри парогенератора осуществляется с помощью коллектора (на действующих АЭС раздаточный коллектор устанавливают в период предыдущего планово-предупредительного ремонта). Для подачи раствора в парогенератор можно использовать также линии продувки.

При снижении температуры до 140-120^оС в объем парогенератора подают с расходом 15-20 м³/ч 30% -й раствор перекиси водорода для создания ее концентрации 1-5 г/кг. Продолжительность парового расхолаживания и расхода пара в этом режиме и соответственно подача питательной воды позволяют ввести в парогенератор необходимое количество реагентов для создания требуемой концентрации их. При снижении температуры в парогенераторе до 100^оС раствор из него дренируется и направляется на переработку.

При наличии на трубах парогенератора мощных плотносцепленных отложений очистка от них теплообменной поверхности проводится по другому варианту, который предусматривает осуществление в процессе отмывки выдержку раствора в парогенераторе при 140-170^оС, что увеличивает время на комплексование железа и позволяет провести предваpительное разрыхление отложений. При достижении в процессе расхолаживания реакторной установки температуры 180-200^оС подают в объем парогенератора с расходом 15-20 м³/ч растворы ОЭДФ и щавелевой кислоты для создания в нем концентрации ОЭДФ и щавелевой кислоты 10-30 г/кг; рН раствора в парогенераторе находится в пределах 3,5-6,5. При температуре в парогенераторе 170-140^оС прекращают процесс расхолаживания на 1,0-1,5 ч, после чего его возобновляют. При температуре в парогенераторе 140-120^оС в него подают с расходом 15-20 м³/ч 30% -й раствор перекиси водорода и дополнительное количество ОЭДФ и щавелевой кислоты для создания в объеме парогенератора концентрации окислителя 1,0-5,0 и ОЭДФ 2,0-10,0 г/кг и поддержании рН не выше 6,5 (в процессе комплексования железа рН увеличивается). За счет кипения пароводяной смеси в парогенераторе раствор в нем интенсивно перемешивается. При снижении температуры в парогенераторе до 100^оС раствор из него дренируется и направляется на переработку.

Для создания требуемого для эффективной отмывки значения рН раствора в парогенераторе 3,5-6,5, кроме щавелевой кислоты, можно использовать такие кислоты, как лимонная, фталевая, малеиновая борная. Использование щавелевой кислоты является предпочтительным из-за ее доступности, термостойкости, относительной дешевизны и наличия комплексообразующих свойств. Концентрация щавелевой кислоты в объеме парогенератора не должна превышать 30 г/кг, т. к. при больших значениях возможно образование нерастворимых оксалатов двухвалентного железа.

В качестве комплексонов для проведения отмывки предлагаемым способом можно использовать ОЭДФ, ЭДТА или ее одно-, двух-, трех- и четырехзамещенные соли. В качестве окислителя помимо перекиси водорода можно применять нитрит натрия и кислород. При проведении очистки теплообменной поверхности парогенератора предлагаемым способом за время от ввода комплексона до окончания паровой фазы расхолаживания можно удалить до 100 г/м² железоокисных отложений (в пересчете на оксид). Поскольку в предлагаемом способе при проведении отмывки используются те же реагенты, что и для дезактивационных работ на АЭС, переработка их не создает дополнительных трудностей.

Использование: для очистки труб парогенераторов на АЭС с реакторами типа ВВЭР. Сущность изобретения: отложения теплообменной поверхности парогенератора отмывают раствором комплексона в процессе расхолаживания реакторной установки. Предлагается два вариатора очистки. По первому варианту при температуре теплоносителя второго контура 180 -200С производят подачу растворов оксиэтилидендифосфоновой кислоты (ОЭДФ) или этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТК) или их соли и слабой кислоты, предпочтительно щавелевой, в парогенератор для создания в его объеме концентрации комплексона не ниже 10 г/кг и рН 3,5 - 6,5. При 120 - 140С в парогенератор дополнительно вводят окислитель, предпочтительно перекись водорода, до концентрации его в объеме парогенератора 1,0 - 5,0 г/кг. Второй вариант очистки теплообменной поверхности парогенератора проводят предпочтительно при наличии мощных плотносцепленных отложений. При температуре теплоносителя второго контура 180 - 200С производят подачу растворов ОЭДФ или ЭДТК их соли и слабой кислоты в парогенератор для создания в его объеме концентрации комплексона не ниже 10 г/кг и рН 3,5 - 6,5. При 140 - 170С прерывают процесс расхолаживания, осуществляя выдержку не менее часа. Затем продолжают процесс расхолаживания и при 120 - 140С вводят в парогенератор дополнительное количество комплексона и окислитель для создания в объеме парогенератора концентрации комплексона не менее 2 г/кг и окислителя 1 - 5 г/кг. В качестве слабой кислоты предпочтительно использовать щавелевую кислоту. 2 с. и 2 з. п. ф-лы.

1. Способ очистки теплообменной поверхности парогенератора АЭС с водо-водяным энергетическим реактором, включающий подачу в парогенератор в процессе расхолаживания реакторной установки раствора комплексона и отмывку теплообменной поверхности при заданных температуре и pH раствора с использованием добавки, отличающийся тем, что комплексон и добавку подают в парогенератор при температуре не выше 200^oС до концентрации комплексона не ниже 10,0 г/кг, при этом в качестве комплексона используют оксиэтилидендифосфоновую или этилендиаминтетрауксусную кислоту или их соли, а в качестве добавки - слабую кислоту для создания pH раствора в парогенераторе 3,5 - 6,5. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при температуре 120 - 140^oС в парогенератор дополнительно вводят окислитель, предпочтительно перекись водорода до концентрации 1,0 - 5,0 г/кг. 3. Способ очистки теплообменной поверхности парогенератора АЭС с водо-водяным энергетическим реактором, включающий подачу в парогенератор в процессе расхолаживания реакторной установки раствора комплексона и отмывку теплообменной поверхности при заданных температуре и pH раствора с использованием окислителя и добавки, отличающийся тем, что комплексон и добавку подают в парогенератор при температуре не выше 200^oС до концентрации комплексона не ниже 10 г/кг, в процессе отмывки дополнительно осуществляют выдержку раствора в парогенераторе при 140 - 170^oС и при 120 - 140^oС в парогенератор подают окислитель, предпочтительно перекись водорода, до концентрации 1,0 - 5,0 г/кг и дополнительное количество комплексона до концентрации не менее 2,0 г/кг, при этом в качестве комплексона используют оксиэтилидендифосфоновую или этилендиаминтетрауксусную кислоту или их соли, а в качестве добавки - слабую кислоту для создания pH раствора в парогенераторе 3,5 - 6,5. 4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что в качестве слабой кислоты используют щавелевую, причем ее вводят в парогенератор до концентрации не выше 30,0 г/кг.