Другим показателем, характеризующим свойства водных растворов является окислительно-восстановительный потенциал. Он характеризует окислительно-восстановительное равновесие в водном теплоносители, влияет на ряд процессов, в частности на режим образования и растворение оксидной пленки (или железо-окисных отложений) при постоянном значении рН. Абсолютно чистой воды практически не существует. Вода является различных веществ неорганического и органического характера, которые попадают в тракт электростанции и создают среду, оказывающую влияние на работу элементов оборудования.
Наличие в воде различных примесей может приводить к образованию в тепловых агрегатах накипных отложений и коррозии.
Исходной водой для ХВО является вода Саратовского водохранилища. На ХВО вода поступает из насосной пруда охладителя, стоящей на реке Березовка.
Таблица 1.3.1. Химический состав исходной воды с реки Березовка
| Параметры | Концентрация, | Параметры | Концентрация, мг/л |
| рН, ед. | 7,66 | нитриты | 1,3 |
| щелочность, мг-экв/л | 2,55 | оксид кремния | 0,98 |
| хлориды, мг/ л | 5,5 | солесодержание | 479,95 |
| сульфаты, мг/л | 125,0 | окисляемость | 6,08 |
| жесткость кальциевая, мг – экв/л | 2,6 | Цинк | - |
| жесткость магнивая, мг – экв/л | 1,4 | Фосфаты | 0,05 |
| жесткость общая мг-экв/л | 4,0 | взвешенные вещества | 4,0 |
| железо, мг/л | 0,39 | нефтепродукты | < 0,05 |
| медь, мг/л | 0,0091 | нитраты | 0,11 |
| натрий, мг/л | 77,0 | калий, мг/л | 4,0 |
В режиме обессоливания достигается следующее качество обессоленной воды:
1) удельная электропроводимость Н-катионитовой пробы (при температуре 250С);
2) соединения натрия – 5 мкг/кг (в пересчете на натрий);
3) кремниевая кислота – 15 мкг/кг (в пересчете кремниевой кислоты);
4) соединения железа – 15 мкг/кг (в пересчете на железо);
5) соединения меди –5 мкг/кг (в пересчете на медь).
Вспомогательные материалы.
В качестве фильтрующего материала во всех ионообменных фильтрах используются ионообменные смолы: катиониты и аниониты. Они представляют собой высокомолекулярные органические вещества трехмерной структуры, практически нерастворимые в воде и обратимо обменивающие ионы, входящие в их состав, на эквивалентное количество других ионов того же знака, находящиеся в растворе. При существенных различиях в химическом составе и структуре для всех ионитов характерен один и тот же принцип построения: они имеют каркас, несущий избыточный заряд, и подвижные противоионы. У ионообменных смол каркас, называемый матрицей, состоит из высокополимерной пространственной сетки углеводородных цепей в отдельных местах, которой закреплены функционально-активные гидрофильные группы. Между углеводородными цепями есть поперечные связи (мостики), препятствующие разъединению цепей, но допускающие их деформацию.
С течением времени в слое работающего материала в результате его постепенного разрушения может накапливаться все больше и больше мелкой фракции, от которой слой ионита частично освобождается при взрыхлении. Основной причиной разрушения товарных фракций ионитов являются знакопеременные напряжения, возникающие в зерне ионита при его работе. В рабочем цикле зерна ионитов сжимаются. При проведении регенерации зерна ионитов расширяются. И набухание, и сжатие происходят под действием осматического давления воды. Это в свою очередь приводит к появлению в зерне микротрещин, которые в конечном результате приводят к раскалыванию зерна ионита. К раскалыванию треснувшего зерна ведут также и механические нагрузки, происходящие в процессе трения зерен друг о друга или о стенки аппаратов или трубопроводов, а также имеющие место при взрыхлении или гидравлических перегрузках ионитов.
Способность ионитов сохранять неизменным товарный фракционный состав принято характеризовать двумя показателями: осмотической стабильностью и механической прочностью. Оба эти показателя являются крайне важными, поскольку измельчение ионитов и последующий постоянный вынос мелких фракций при взрыхлении слоя сокращают срок их использования и повышают стоимость очищаемой воды.
Способность к ионному обмену обусловлена наличием в ионитах функциональных групп. У катионов эти группы носят кислотный характер, у анионитов – основной. По сродству функциональных групп катионы и анионы делятся на сильные и слабые. Катионы, содержащие сульфогруппы, являются сильнокислотными, называются универсальными и маркируются буквами КУ. Катиониты, содержащие карбоксильные группы, являются слабокислотными, называются буферными и маркируются буквами КБ. Сильнокислотные катиониты осуществляют обмен ионов в широкой области значений рН, тогда как слабокислотные в кислой области резко уменьшают способность ионов к обмену. Анионы, содержащие аминогруппы, являются слабоосновными и маркируются буквами АВ. Слабоосновные аниониты успешно осуществляют ионный обмен лишь в кислых средах, тогда как у высокоосновных обмен анионов происходит в широкой области значений рН.
1.4 Описание технологического процесса
Одним из основных факторов, способствующих повышению эффективности процессов осаждения, является подогрев воды. Основными причинами благоприятного воздействия повышенной температуры воды являются ускорение процессов кристаллизации твердой фазы, улучшение отделения осадка вследствие уменьшения вязкости воды и возрастание скорости химических реакций.
Исходная вода из реки Березовка подается на собственные нужды АЭС, в том числе для приготовления добавочной воды на химводоочистку. Вода проходит предварительный подогрев на теплообменниках «грязного» конденсата. На этой стадии происходит теплообмен между исходной (сырой) водой и конденсатом дренажных баков с машзалов энергоблоков №1–4, который откачивается в бак «грязного» конденсата ХВО. Далее производится нагрев исходной воды паром с коллектора собственных нужд АЭС на подогревателе сырой воды () до температуры 30±10С, после чего исходная вода подается на осветлители ВТИ-400 () производительностью 400 м3/ час, где и происходит процесс умягчения воды.
Исходная вода по двум трубопроводам диаметром 600 мм входит в объединенный вспомогательный корпус помещения химводоочистки. Проходит последовательный подогрев в охладителях грязного конденсата () и охладителях конденсата (). Они представляют собой кожухотрубные двухходовые теплообменники вертикального типа, основными узлами которого являются: корпус, трубная система; входная поворотная и выходная водяные камеры.
Внутри корпуса аппарата расположены стержни и перегородки для увеличения площади теплоотдачи конденсата подогреваемой воды. Корпус имеет сильфонный компенсатор, предназначенный для компенсации тепловых расширений корпуса. Внутри корпуса аппарата на входе конденсата в охладитель находится пароотбойный щит, предназначенный для равномерного распределения потока внутри межтрубного пространства.
Окончательный подогрев исходной воды происходит в подогревателях сырой воды (). Представляет собой кожухотрубный теплообменник вертикального типа с поверхностью нагрева 125 м2, основными узлами которого является: корпус, трубная система, верхняя и нижняя водяные камеры. Корпус состоит из цилиндрической обечайки, к нижней части которой приварено штампованное элептическое днище, а верхней части – фланец для соединения с трубной системой и верхней водяной камерой. В верхней части цилиндрической обечайки расположен патрубок подвода пара, а ниже располагается патрубок подвода конденсата греющего пара из подогревателей с более высоким давлением (отглушек), патрубок отсоса воздуха, муфты для подсоединения водоуказательного стекла, а также патрубки для подсоединения датчика регулятора уровня конденсата в корпусе. К элептическому днищу приварен фланец, предназначенный для подсоединения трубопровода выхода конденсата. Трубная система состоит из двух трубных досок, каркаса, прямых теплообменных труб, концы которых развальцованы в трубных досках. Каркас трубной системы имеет поперечные сегментные перегородки, которые направляют поток пара в корпусе и, одновременно, служат промежуточными опорами для теплообменных трубок. Для предохранения теплообменных трубок от разрушительного действия струи пара против пароподводящего патрубка установлен отбойный щит.
Верхняя водяная камера состоит из цилиндрической обечайки, к верхней части которой приварена штампованная эллиптическое днище, а к нижней части приварен фланец для соединения с трубной системой и корпусом. Водяная камера снабжена патрубками подвода и отвода сырой (технической) воды. Внутренний объем камеры разделен перегородками на отсеки, благодаря которым вода совершает необходимое количество ходов.
Нижняя водяная камера состоит из штампованного эллиптического днища и фланца для соединения с трубной системой. В нижней части днища имеется муфта.
Начальный этап очистки воды – предочистка – необходим для улучшения технико-экономических показателей последующих этапов очистки воды, а также потому, что при отсутствии предочистки применение многих методов на последующих ступенях очистки встречает значительные затруднения.
Наличие различных примесей в исходной воде является причиной приготовления воды для подпитки и заполнения контуров в несколько стадий. Сначала из воды удаляются грубодисперсные и коллоидные частицы методом осаждения, к которому относят процессы коагуляции и известкования, проводимые в осветлителе.
В настоящее время предочистка воды производится в осветлителях со взвешенным слоем осадка. Вся масса частиц твердой фазы в этом слое находится в состоянии динамического равновесия с подаваемым снизу потоком воды. Взвешенные в потоке частицы твердой фазы находятся в непрерывном хаотическом движении, однако сам взвешенный слой в целом неподвижен.