Химические очистки теплоэнергетического оборудования

Химические очистки оборудования ТЭС и АЭС от отложений подразделяются на предпусковые и эксплуатационные. Назначение предпусковых очисток – удаление производственной окалины, кремниевой кислоты, а также продуктов коррозии, которые накапливаются за период монтажа. Эксплуатационные очистки – это удаление отложений, которые накапливаются при эксплуатации и затрудняют ее. Эксплуатационные химические очистки вызывают недовыработку электроэнергии, расходы на реагенты, трудозатраты на проведение очистки и мероприятия по обезвреживанию сточных вод. В связи с этим избранный водный режим энергоблоков должен быть таким, чтобы межпромывочный период был наиболее значительным.

Время вывода агрегата на химическую очистку зависит от величины накопившихся отложений. Однако существуют условия, когда химическая очистка проводится не в связи с накоплением отложений, а с ростом радиоактивности оборудования. Такие условия создаются в одноконтурных АЭС и в первых контурах двухконтурных АЭС. При этом эксплуатационная очистка является дезактивацией.

Химическая очистка имеет следующие этапы:

1) водная отмывка;

2) собственно химическая очистка;

3) пассивация.

Водная отмывка нужна только для предпусковых очисток, ее назначение – удаление различных взвесей: песка, грата, и др. Собственно химическая очистка является основным этапом и в зависимости от величины и характера отложений проводится в одну, две стадии и более. Для предпусковых и эксплуатационных очисток это обычно только кислотная очистка, а для дезактивации – это в ряде случаев двухстадийная очистка – попеременно кислотная и щелочная. Пассивация имеет своим назначением защиту очищенной поверхности стали от последующего коррозионного воздействия.

Технология собственно химической очистки зависит прежде всего от выбранного для нее реагента. Раньше практически единственным реагентом была ингибированная соляная кислота. Затем началось применение гидразинно-кислотных очисток, использование лимонной и других органических кислот, комплексонов и их композиций с органическими кислотами, а в последнее время перекиси водорода.

Соляная кислота наиболее агрессивный реагент, который даже при наличие ингибиторов приводит к большому растравлению отмываемой поверхности и ее последующей интенсивной коррозии. При очистке соляной кислотой окислы железа переходят в воду в виде крупной взвеси, склонной к оседанию на отмытых поверхностях. В результате часто в первые же сутки эксплуатации происходят пережоги экранных труб. Поэтому в настоящее время соляная кислота применяется редко, хотя количество отмытых отложений при очистке соляной кислотой – наибольшее, причем категорически противопоказано ее применение для агрегатов с аустенитными нержавеющими сталями. Правильная оценка реагентов для очистки должна предусматривать прежде всего хорошее состояние отмытой поверхности (образование на ней защитной пленки, а не ее обнаженность); быстрый выход на нормируемые показатели в начальный период эксплуатации; отсутствие грубодисперсных окислов железа; отсутствие значительных избытков реагентов в промывочной и, следовательно, в сбрасываемой воде; невысокие концентрации железа в сбрасываемом отмывочном растворе. Немаловажна также простота и безопасность обращения с реагентами.

Применение гидразинно-кислотного метода очистки приводит к наличию в промывочном растворе большого количества взвеси, что ухудшает очистку из-за повторного осаждения и неблагоприятно в отношении сбросов в водоемы. Органические кислоты - адипиновая и фталевая в настоящее время для очистки не применяются по тем же причинам.

Высокими промывочными качествами обладает лимонная кислота, применяемая в виде моноцитрата аммония. Его применение позволяет отмывать отложения всех продуктов коррозии и кальциевые накипи. Однако, как и для всех кислот, для протекания реакций с катионами отложений необходимо иметь в растворе существенную избыточную концентрацию, например до 4 % (40 г/кг), сбрасываемую бесполезно. Создаваемые лимонной и другими органическими кислотами комплексы с катионами отложений обладают относительно невысокой прочностью. Поэтому и необходимы их избыточные концентрации в растворе. Более прочные комплексы со всеми катионами отложений образуют комплексоны, например, ЭДТА, как в кислотной, так и в солевых формах. В связи с этим в растворе не требуется избыточная концентрация комплексона сверх расчетной по стехиометрическим соотношениям для отмывки определенного количества отложений, т.е. весь введенный комплексон будет израсходован полностью.. Еще больший эффект дают композиции одной из солевых форм ЭДТА, например трилона Б, с лимонной кислотой. В последние годы лимонная кислота заменяется в композициях другими органическими кислотами и ведутся опытные работы по использованию минеральных кислот в композициях с комплексонами [1].

Для предпусковых очисток регенеративной системы одноконтурных АЭС используются растворы перекиси водорода. Ведутся работы по изысканию новых реагентов, что объясняется в основном огромными потребностями теплоэнергетики, не всегда удовлетворяемыми комплексонами и композициями с ними.

Для третьего этапа - пассивации сталей – после химической очистки такими реагентами как соляная кислота, применялась пассивация раствором аммиака или нитритно-аммиачная пассивация, но они создавали слабую защиту стали. При использовании для очисток комплексонов или композиций с ними очищенная поверхность оказывается в определенной мере запассивированной. В таких условиях третий этап не нужен. Комплексонная пассивация применима после любого промывочного раствора и особенно после промывки композициями комплексона и органической кислоты.

Образующиеся при химической очистке промывочные воды чаще всего сбрасываются в водоемы. Существуют определенные ПДК для сброса таких растворов, устанавливаемые для водоемов санитарно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Для выдерживания ПДК нужна предварительная обработка сбрасываемых растворов.

Для обработки вод и спуска необходим их предварительный сбор после окончания промывки. Для современных мощных блоков это требует сооружения на станциях огромных емкостей. Поэтому реагенты химических очисток должны:

1. приводить к уменьшению концентрации тяжелых металлов;

2. не требовать избыточных концентраций в растворах или быть безопасными для водоемов;

3. максимально сокращать объемы сбросных вод.

Предпочтительность применения для химических очисток композиций комплексонов с органическими кислотами и комплексонов для пассивации в отношении технологии очистки и последующей эксплуатации котла совпадает с требованиями, связанными с обработкой промывочных вод перед их сбросом в водоемы.

Для очисток сбросных вод используются различные методы: подкисление, подщелачивание, аэрация, обезвоживание осадка, биохимическая чистка и другие.

Для химических очисток и для дезактивации обрудования АЭС запрещается применение соляной кислоты, учитывая не только ее недостатки, описанные выше, но и изготовление оборудования АЭС из аустенитных нержавеющих сталей, резко ограничивающих концентрации в воде хлорид-ионов. Непосредственный сброс дезактивационных вод в водоемы категорически запрещен. Необходима предварительная дезактивация этих вод на выпарных установках. Поэтому для АЭС особенно важно по возможности сокращать объем промывочных вод с отказом от использования реагентов не удовлетворяющих этому требованию.

Поиск по сайту: