Химический цех является самостоятельным структурным подразделением Нововоронежской атомной электростанции (НВ АЭС). По своим задачам и функциям относится к основным цехам станции.
Химический цех подчинен директору и главному инженеру НВ АЭС.
Свою работу химцех строит в соответствии с перспективными и текущими производственными планами НВ АЭС; графиками ремонтов оборудования энергоблоков и химического цеха.
Основные задачи химического цеха:
· Обеспечение выполнения НВ АЭС плана производства электроэнергии и графиков нагрузки поддержанием нормального водно – химического режима работы оборудования АЭС;
· Обеспечение снабжения энергоблоков химобессоленной водой;
· Обеспечение ядерной, радиационной, пожарной безопасности, защиты персонала и окружающей среды от вредного влияния производства при эксплуатации закрепленного за химцехом оборудования;
· Обеспечение надежной и экономической работы оборудования, закрепленного за химцехом.
Функции химического цеха:
· Руководство ведением водно – химического режима основных систем НВ АЭС и контроль за ними;
· Эксплуатационное обслуживание станционной химводоочистки, систем, закрепленных за химцехом;
· Предупреждение аварий и отказов в работе оборудования цеха и ликвидация их последствий;
· Обеспечение своевременной подготовки оборудования химцеха к ремонтам и качественной приемки его после ремонтов, производимых ремонтным персоналом других цехов НВ АЭС и подрядных организаций;
· Участие во внутренних осмотрах теплоэнергетического и водоподготовительного оборудования для выявления его состояния в отношении коррозии, образования накипи и отложений, контроль состава отложений и выдача заключений;
· Участие в расследовании аварий и неполадок, связанных с воднохимическим режимом;
· Осуществление физико-химического контроля за качеством энергетических масел, газов, реагентов;
· Осуществление контроля поверхностей оборудования на чистоту;
· Обеспечение необходимого уровня квалификации персонала цеха;
· Выполнение мероприятий по гражданской обороне;
· Постановка надлежащего учета и отчетности в производственно – хозяйственной деятельности цеха.
2.2 Исходные и вспомогательные материалы производства
В качестве исходного сырья в данном производстве используется вода реки Дон.
Таблица 2.1
Химический состав источника водоснабжения
| Содержание ионов и окислов, мг/кг | Взвешен-ные в-ва, мг/кг | Сухой остаток, мг/кг | Окисля-емость, мг/кг | Жесткость | |||||||||
| Ca2+ | Mg2+ | Na++K+ | HCO3- | SO42- | Cl- | NO3- | SiO32- | Fe2O3 + Al2O3 | Жо | Жк | |||
| 53.9 | 29.4 | 19.6 | 293.5 | 48.2 | 5.0 | - | - | - | - | - | 5.8 | 5.1 | 4.81 |
Водоподготовительная установка НВ АЭС предназначена для глубокого обессоливания исходной воды реки Дон, с целью получения химобессоленной воды с электропроводностью не более 0,3 мкСм/см в соответствии с показателями качества, предусмотренными соответствующей нормативно-технической документацией.
Основным материалом для осветления воды является Al2(SO4)3, с помощью которого осуществляется коагуляция. В качестве фильтрующего материала в механических фильтрах используют сульфоуголь.
Н – катионитовые фильтры (КФ) I и II ступени загружены катионитом КУ-2-8 (катионит универсальный второй модификации, 8 – степень сшивки: стирол и дивинилбензол).
Анионитовые фильтры (АФ) I ступени загружены слабоосновным макропористым анионитом АН-31.
В АФ II ступени загружают сильноосновным анионитом АВ-17-8.
Фильтры смешанного действия (ФСД) загружены сильноосновным катионитом КУ-2-8 и сильноосновным анионитом АВ-17-8 в объемном соотношении 1:1.
2.3 Обоснование выбранного способа производства
На выбор способа производства влияют следующие факторы: качество природной воды и то, какие нужно получить показатели обессоленной воды.
Из-за качеств и свойств природной воды экономически обоснована коагуляция.
Таблица 2.2
Предварительная очистка воды
| Качество исходной воды | Метод обработки | Основное оборудование |
| Взвешенные вещества более 100 мг/л, окисляемость более 15 мг/л О2, Жк>2 мг-экв/л | Коагуляция в осветлителе, фильтрация | Осветлители для коагуляции с последующим фильтро- ванием на осветлительных фильтрах |
2.4 Физико-химические основы процесса водоподготовки
Обессоливание природной воды осуществляется путем предварительной обработки воды с целью удаления механических примесей и очистки ее методом ионного обмена.
Коагуляция воды:
Для интенсификации процессов осаждения грубодисперсных и коллоидных примесей к воде добавляют коагулянт – реагент, который подвергается в воде гидролизу с образованием труднорастворимого соединения, выпадающего в виде хлопьев в осадок. При укрупнении хлопьев под действием сил молекулярного притяжения захватываются грубодисперсные частицы содержащейся в обрабатываемой воде взвеси и коллоиды. Хлопья коагулянта вместе с задержанной взвесью и коллоидами осаждаются; при этом происходит осветление воды.
Для коллоидных примесей природных вод характерен “-” потенциал, поэтому для их коагуляции применяют коагулянты, продукты гидролиза которых имеют “+” потенциал: Al(SO4)3, FeSO4, FeCl3, Fe2(SO4)3. При добавлении сернокислого алюминия в воду, он диссоциирует:
Al2(SO4)3® 2Al 3+ + 3SO42-
В результате гидролиза образуется малорастворимый Al(OH)3:
Al 3+ + 3H2O ® Al(OH)3 + 3H+
Образующиеся ионы H+снижают показатель pH обрабатываемой воды. Нейтрализация кислотности происходит в результате реакции ионов H+ с ионами HCO3-,содержащимися в обрабатываемой воде (карбонатная жесткость):
H+ + HCO3-® CO2 + H2O
Процессы коагуляции осуществляются в осветлителях, принцип работы которых основывается на организации контакта обрабатываемой воды с ранее выпавшим из воды осадком (шлаком) для интенсификации кристаллизации и выделения из воды взвеси и продуктов реакций между содержащимися в воде ионами и введенными в нее реагентами.
Для осуществления контакта обрабатываемой воды и ранее выпавшего осадка, служащего катализатором процесса выделения взвеси, в осветлителях организуется восходящее движение воды через слой осадка.
Осветлитель вводится в работу, когда температура воды достигнет 33±1°С.
Очистка воды в механических фильтрах:
Более глубокое удаление взвешенных веществ из воды достигается фильтрованием ее через зернистую загрузку из инертных частиц небольшого размера.
Фильтрование воды через слой зернистой загрузки происходит под действием разности давлений на входе воды в зернистый слой и на выходе из него, которая называется перепадом давлений на слое DР:
DP = f (V, m, dэкв, Hполн),
где V – скорость фильтрования;
m - вязкость воды;
dэкв– эквивалентный диаметр фильтрующей загрузки;
Hполн– высота фильтрующего слоя.
При включении механических фильтров в работу первые порции фильтрата сбрасываются в дренаж в течение 2 – 3 минут с расходом 50 – 70 м3/час.
Окончание фильтрации определяется по снижению прозрачности осветленной воды менее 90 % или по достижению перепада давления более 0,1 МПа (1,0 кгс/см2). При достижении параметров вывода механического фильтра из работы, фильтр ставится на взрыхляющую отмывку. Отмывку заканчивают, когда две пробы, отобранные с интервалом 3-5 минут, не будут содержать видимой взвеси. При выносе фильтрующей загрузки фильтр отключается и вводится в ремонт.
Ионитное обессоливание воды:
Иониты – практически нерастворимые высокомолекулярные вещества, способные к реакциям ионного обмена.
Ионитное обессоливание воды – процесс последовательного фильтрования обрабатываемой воды через слои катионита и анионита, во время которого содержащиеся в обрабатываемой воде катионы обмениваются на катион Н+, содержащийся в катионите, а содержащиеся в обрабатываемой воде анионы обмениваются на анионы OH-, CO3-2, HCO3-, содержащиеся в анионите и образующие с катионом H+ воду или свободную углекислоту. Глубокое обессоливание воды предусматривает две ступени H-OH- ионирования воды (двухступенчатое катионирование и двухступенчатое анионирование воды с промежуточной декарбонизацией).
Первая ступень Н – катионирования служит для замены большинства катионов, содержащихся в исходной воде, на катион Н+.
2[Кат]H + Ca, Mg, Na2 и др. /SO4, Cl2, (HCO3)2и др. ®
®Ca, Mg, Na2и др. [Кат]2 + H2SO4, Cl2, (HCO3)2и др.
Окончание фильтрования определяется при снижении кислотности фильтрата на 1,0 мг-экв/кг по отношению к кислотности фильтрата в первые 2-3 часа работы. При достижении параметров вывода из работы, фильтр ставится на взрыхление осветленной водой, расход взрыхляющей воды должен быть в интервале 45-55 м3/час.
Вынос рабочих фракций смолы должен отсутствовать. Время взрыхления 30-50 минут.
Регенерация Н – катионитовых фильтров I ступени осуществляется ступенчато:
Первые 200 литров H2SO4пропускают с концентрацией 1,5 %. Остальные 100 литров – с концентрацией 3 %.
Ca, Mg, Na2 и др. /[Кат]2 + H2SO4 ®Ca, Mg, Na2и др./SO4 + 2H[Кат]
После пропуска кислоты фильтр в течение 10-15 минут отмывают. Расход на отмывку фильтра 60 м3/час. Катионит отмывается до следующих показателей: жесткость 0,1-0,2 мг-экв/кг; pH>3,5.