Введение 3
1 Аналитический обзор 4 1.1 Характеристика выбранного технологического процесса 4 1.2 Анализ литературных источников по выбранной проблеме 4 2 Технологическая часть 7 2.1 Характеристика химического цеха 7 2.2 Исходные и вспомогательные материалы производства 8 2.3 Обоснование выбранного способа производства 8 2.4 Физико-химические основы процесса водоподготовки 9 2.5 Описание технологической схемы ВПУ 12 2.5.1 Состав системы ВПУ 12 2.5.2 Эксплуатационные ограничения 12 2.5.3 Характеристика оборудования 13 2.5.4 Третья ступень ВПУ 15 2.5.5 Описание работы ВПУ 16 2.6 Эффективность работы химводоочистки НВ АЭС 17 2.7 Характеристика и принцип действия ионитного параллельноточного фильтра I ступени ФИПаI – 2,6 – 0,6 17 2.8 Технологический расчет Н-катионитного фильтра I ступени 19 3 Экологическая часть 23 3.1 Краткая характеристика веществ, поступающих в окружающую среду на данном производстве 23 3.2 Экологический контроль производства 23 3.3 Мероприятия по снижению уровня сброса загрязняющих веществ в окружающую среду и влияние выбросов на здоровье человека 24 4 Охрана труда и техника безопасности 25 5 Аналитический контроль производства 27 Заключение 29
Список использованных источников 30
Введение
Технологический прогресс в науке и технике привел к развитию такой специфической отрасли химической технологии, как обработка воды на тепловых и атомных электростанциях (ТЭС и АЭС ). Большинство технологических процессов обработки вод различных типов, в том числе и сточных, не относятся к разряду новой техники, а известны и используются сравнительно давно, постоянно видоизменяясь и совершенствуясь.
Для настоящего периода характерно постепенное превращение данной отрасли технологии в науку, опирающуюся не только на эмпирическое описание тех или иных процессов и аппаратов, но и на их теоретический расчет. В первую очередь следует назвать такие, наиболее важные с точки зрения получения воды высокой степени чистоты процессы, как сорбция, ионный обмен и очистка воды от взвешенных примесей методом фильтрования.
Новым технологическим процессом является удаление взвешенных и растворенных примесей воды на так называемых намывных фильтрах.
Характерной особенностью существующего в большинстве промышленно развитых стран уровня технического развития является непрерывный рост дефицита пресной воды как источника водоснабжения. В связи с этим применяемые методы обработки воды должны быть пригодными также для обработки высокоминерализованных, в том числе морских вод. Характерным для этой отрасли технологии опреснения воды является использование наряду со старым методом применения испарителей некоторых новых методов. Из них следует отметить мембранные методы обработки высокоминерализованных вод, к числу которых относится метод гиперфильтрации (обратный осмос) и электродиализа.
Немаловажную роль в технологии очистки воды на ТЭС и АЭС играют процессы удаления растворенных газов как методом десорбции (термическая деаэрация), так и с использованием окислительно-восстановительных процессов (химическое обескислороживание воды, обескислороживание на редокситах).
Природная вода, разделяемая условно на атмосферную (дождь, туман, снег), поверхностную (реки, озера, пруды), подземную (артезианские скважины, шахтные колодцы) и соленую (моря, океаны), всегда содержит различные примеси. Характер и количество содержащихся в воде примесей определяют качество воды, то есть характеризуют возможность использования ее для различных целей в промышленности и в быту. Примеси поступают в воду, находящуюся в природном круговороте, из окружающей ее среды.
Таким образом, разработка технологии водоподготовки является актуальной задачей проектирования.
Аналитический обзор
1Характеристика выбранного технологического процесса
Выбираем цех водоподготовки. Основой этого цеха является водоподготовительная установка (ВПУ).
Водоподготовительная установка НВ АЭС предназначена для глубокого обессоливания исходной воды реки Дон, с целью получения химобессоленной воды в соответствии с показателями качества, предусмотренными соответствующей нормативно-технической документацией.
Химобессоленная вода используется при заполнении первых и вторых контуров после остановов (если при останове требовалось дренирование оборудования), для восполнения потерь теплоносителя второго контура, регенерации и отмывок систем очистки станционных вод, приготовлении растворов реагентов, а также при протекании технологических циклов вспомогательных систем АЭС.
2Анализ литературных источников по выбранной проблеме
Обессоливание природной воды включает в себя два основных процесса: предварительную обработку с целью удаления механических примесей и последующую очистку ее методом ионного обмена.
При предварительной очистке (предочистке) воды осуществляется первый этап приготовления добавочной воды для питания паровых котлов, испарителей и других генераторов пара – удаляются из воды содержащиеся в ней грубодисперсные (взвешенные), коллоидные примеси, а также некоторая часть растворенных (ионных) примесей. Оставшиеся в воде после предочистки вредные примеси – преимущественно ионного характера – удаляются в процессе второго этапа обработки (обычно умягчения) и ионитного либо термического обессоливания воды.
Удаление примесей в процессе предочистки осуществляется: добавлением осадительных реагентов с окончательным осветлением воды в механических фильтрах или простым отстаиванием.
Продукты обработки воды (отходы) представляют собой твердые вещества, практически нерастворимые в воде, получаемые в виде водных суспензий (шламов).
Реагенты, используемые при предварительной очистке: сода, известь, едкий натр, коагулянты, флокулянты.
Известкование воды применяется для снижения щелочности, жесткости, сухого остатка воды, ее осветления, снижения концентрации соединений железа, органических соединений. Известкование заключается в дозировании в обрабатываемую воду суспензии извести, при гашении которой происходит гидратация CaO:
CaO + H2O = Ca(OH)2
Следующая стадия реакции – диссоциация Ca(OH)2:
Ca(OH)2 ® Ca2+ + 2OH-
и связывание растворенного в воде углекислого газа с образованием бикарбонатных и карбонатных ионов:
CO2 + OH- ® HCO3-,
HCO3- +OH- ® CO32- + H2O
Карбонатные ионы взаимодействуют с присутствующими в растворе Ca2+, и при повышении произведения растворимости CaCO3, образующийся карбонат кальция выпадает в осадок:
CO32- + Ca2+ ® CaCO3Ї
Если извести дозируется больше, чем расходуется на связывание CO2 и взаимодействие с HCO3-, повышается произведение растворимости Mg(OH)2 с выпадением его в осадок и снижением магниевой жесткости воды:
Mg2+ + 2OH- ® Mg(OH)2Ї
Для скорейшего осаждения выпадающих в осадок CaCO3 и Mg(OH)2 в известкованную воду дозируют коагулянт (чаще сернокислое закисное железо FeSO4). При коагуляции в условиях известкования воды:
4FeSO4 + 4Ca(OH)2 + 2H2O + O2 ® 4Fe(OH)3 + 4CaSO4
Доза вводимого коагулянта определяется экспериментально и составляет 0,25 – 0,75
мг-экв/л.
Итак, предварительную очистку осуществляют коагуляцией воды или очисткой ее в механических фильтрах.
Очистка воды от растворенных примесей осуществляется ионообменными методами с помощью фильтрующих материалов – ионитов и мембранными методами: обратноосмотическим и электродиализным.
Обессоливание воды методом обратного осмоса основано на прохождении молекул воды через полупроницаемую мембрану, полностью или частично задерживающую молекулы или ионы растворенных веществ под действием давления, превышающего осмотическое.
Движущая сила обратного осмоса – градиент давления DР:
DР = Р – (П1 – П2),
где Р – рабочее давление обрабатываемой воды;
П1 – осмотическое давление обрабатываемой воды;
П2 – осмотическое давление обработанной воды.
Осмотическое давление зависит от концентрации растворенного вещества и его природы.
Применяют мембраны на полимерной (полиамидной) основе. Мембранная пленка – это активный поверхностный слой толщиной 0,25 – 0,5 мкм, нанесенный на инертную подложку толщиной 100 – 200 мкм.
Эффективность обессоливания воды обратным осмосом составляет 90 – 99 %.
Электродиализное обессоливание воды основано на удалении из воды ионов растворенных солей с помощью электрического поля. Под действием постоянного электрического тока в растворе возникает движение катионов – к катоду, а анионов – к аноду. На пути движения ионов устанавливают мембраны ионообменные, катионитовые и анионитовые, пропускающие только один вид ионов. В результате компоненты раствора распределяются по трем камерам, в камерах, прилегающих к электродам, концентрация увеличивается, а в центральной – уменьшается.
Эффективность обессоливания пресных вод этим методом составляет 30 – 50 %.
Технологическая часть
1Характеристика химического цеха
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.
2Исходные 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.
3Обоснование 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
4Физико-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)2 и др. ®
® Ca, Mg, Na2 и др. [Кат]2 + H2SO4, Cl2, (HCO3)2 и 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 H2SO4 пропускают с концентрацией 1,5 %. Остальные 100 литров – с концентрацией 3 %.
Ca, Mg, Na2 и др. /[Кат]2 + H2SO4 ® Ca, Mg, Na2 и 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.
Анионитные фильтры I ступени загружают слабоосновными анионитами, которые сорбируют из H – катионированной воды только анионы сильных кислот:
2[Ан]OH + H2SO4, Cl, (NO3)2 и др. ® [Ан]2SO4, Cl2, (NO3)2 и др. + H2O
Критерием отключения фильтра на регенерацию служит увеличение остаточного содержания хлоридов в пробе, отобранной после фильтра, до 3 мг/кг (проскок Cl – иона).
При достижении параметров вывода анионитного фильтра из работы, фильтр ставится на взрыхление. Расход воды на взрыхление 40-45 м3/час. Общее время взрыхления 30-50 минут. Регенерация истощенного анионита осуществляется 4 % - ным раствором NaOH и отмывкой щелочной водой от анионитных фильтров II ступени:
[Ан]2/SO4, Cl2, (NO3)2 и др. + NaOH ® АнOH + Na2/SO4, Cl2, (NO3)2 и др.
По окончании регенерации продолжить промывку декарбонизированной водой в течение 30 минут. Критерий окончательной отмывки – снижение концентрации хлоридов менее 3 мг/кг.
На второй ступени Н – катионирования из обработанной воды удаляется остаточное количество катионов, прошедших Н – фильтр I ступени, в первую очередь наименее сорбируемый катион Na.
Критерием отключения фильтра служит повышение значения концентрации Na в фильтре более 100 мкг/кг. После чего он ставится на взрыхление водой после анионитных фильтров I ступени, при расходе 45-50 м3/час. При этом контролируют вынос рабочих фракций смолы.
Регенерация Н – катионитовых фильтров II ступени проводится в 2-х вариантах:
Отдельная регенерация КФ II ступени 2-4 %-ным раствором H2SO4. Затем фильтр в течение 10–15 минут промывают частично обессоленной водой. По истечении данного времени фильтр ставят на отмывку с расходом 60 м3/час.
Совместная регенерация КФ I и II ступеней тоже производится 2-4 %-ным раствором H2SO4.
Отмывка КФ I и II ступеней производится раздельно. Критерий окончания отмывки – снижение значения концентрации катионов Na менее 100 мкг/кг.
Так как в воде накапливается углекислота, то ее удаляют. Этот процесс удаления CO2 называют декарбонизацией. Аппараты, в которых снижение концентрации CO2 в воде достигается продувкой воды воздухом в результате распределения CO2 между жидкой (вода) и газообразной (воздух) фазами, называют декарбонизаторами.
При работе аппарата контролируется содержание свободной углекислоты в обрабатываемой воде. Содержание углекислоты на выходе не должно превышать 8 мг/кг.
После декарбонизатора вода направляется на OH – фильтры II ступени, загруженные сильноосновным анионитом, где происходит сорбция анионов HSiO3- и остатков анионов угольной и минеральных кислот. Основные реакции происходят в соответствии с уравнением:
[Ан]OH + H/HSiO3, H/HCO3 и др. ® Ан/HSiO3, HCO3 и др. + H2O
Критерием отключения фильтров служит повышение значений удельной электропроводности свыше 1 МкСм/см или содержания кремниевой кислоты свыше 500 мкг/кг. Производится взрыхление частично обессоленной водой с расходом 40-45 м3/час.
Регенерация анионитных фильтров II ступени производится совместно с регенерацией анионитных фильтров I ступени 4 %-ным раствором NaOH.
Ан/HSiO3, HCO3 и др. + NaOH ® Ан/OH + Na2/SiO3, CO3 и др.
По окончании регенерации линию промывают в течение 30 минут, после чего отмывку I и II ступеней анионитных фильтров ведут раздельно.
Критерий окончания отмывки – снижение электропроводности на выходе из фильтра менее 1,2 МкСм/см.
Таблица 2.3
Химический контроль обессоленной воды после ВПУ
Показатели Ед.измерения Норма Периодичность c МкСм/см Не более 1,0 Постоянно Na Мкг/кг >100,0 Постоянно Fe Мкг/кг >20,0 Раз в неделю Cu Мкг/кг >10,0 Раз в неделю Cl Мкг/кг >50,0 Раз в неделю pH Ед. не нормируется Раз в неделю
5Описание технологической схемы ВПУ
5.1Состав системы ВПУ
ВПУ является системой трехступенчатого глубокого обессоливания и работает по схеме: осветлители – механические фильтры (МФ) – Н-катионитовые фильтры (КФ) I ступени – ОН-анионитовые фильтры (АФ) I ступени – Н-КФ II ступени – декарбонизатор – ОН-АФ II ступени – III ступень ВПУ.
В состав ВПУ входят следующие функциональные узлы и системы:
Узел хранения и приготовления реагентов;
Узел гидроперегрузки ионитов;
Насосное оборудование;
Узел нейтрализации сбросных вод;
Система управления гидроприводами и запорной арматурой.
Максимальная проектная производительность установки 210 м3/ч.
5.2Эксплуатационные ограничения
Во избежание запаривания и увеличения вибрации не допускать работу центробежных насосов на закрытую арматуру более одной минуты.
Не допускать включения в работу насосов – дозаторов на закрытую запорную задвижку.
При проведении регенерации КФ I ступени, во избежание загипсовывания катионита, запрещается перекрывать пропуск кислоты или воды через фильтр.
Оптимальные интервалы концентраций H2SO4 и NaOH для КФ II ступени и АФ I и II ступени: 2 – 4 % соответственно.
При проведении регенерации запрещается: создавать на фильтре давление более 3 кгс/см2.
Температура сырой воды, подаваемой на коагуляцию, должна быть 33 ±1°С.
Величина окисляемости по KMnO4 осветленной воды не должна превышать 60 % от величины окисляемости исходной воды.
Величина рН осветленной воды должна соответствовать интервалу 5,5 – 7,5 ед.
Прозрачность осветленной воды должна превышать 90 %.
Величина хлоридов после АФ I ступени при работе должна быть менее 3 мг/кг. Концентрация Na на выходе КФ II ступени при работе должна быть менее 100 мкг/кг. Величина удельной электропроводимости (c) после АФ II ступени должна быть менее 1мкСм/см. Величина содержания H2SiO3 в фильтрате должна быть менее 500 мкг/кг. При достижении указанных величин соответствующий фильтр выводится на регенерацию.
Допускается сброс нейтрализованных вод после баков – нейтрализаторов в сбросный канал при величине рН, равной 6,5 – 8,5 ед.
5.3Характеристика оборудования
1. Система предочистки состоит из четырех осветлителей и шести механических фильтров, имеющих следующие технические данные:
Таблица 2.4
№п/п Наименование Тип Производи-тельность м3/ч Объем Кол-во Защитное покрытие 1 Осветлитель №1-3 осв.1-3 ЦНИИ-1 100 200 3 Эпоксидное 2 Осветлитель № 4 осв.4 ВТИ-2 100 200 1 Эпоксидное
Таблица 2.5
Наим Тип Произ-води-тель-ность м3/ч Высота загруз-ки м Объем загруз-ки м3 Диа-метр м Рабо-чее давле-ние МПа Кол-во Мате-риал загруз-ки Подсти-лающий мате-риал Защитное покрытие МФ 1-4 ФОВ-3,0-0,6 70,6 1,0 7 3,0 0,6 4 Сульфо-уголь антрацит эпоксидное МФ 5-6 ФОВ-3,4-0,6 90 1,0 9 3,4 0,6 2 Сульфо-уголь антрацит эпоксидное
2. Система ионообменной очистки ВПУ имеет следующие технологические характеристики:
Таблица 2.6
Наим Тип Произ-води-тель-ность м3/ч Высота загруз-ки м Объем загруз-ки м3 Диа-метр м Рабо-чее давле-ние МПа Кол-во Мате-риал загруз-ки Подсти-лающий мате-риал Защит-ное покры-тие Н-КФ I ступени Н-1 №7-13 ФИПа- 1-2,6-0,6 130 2,5 13,25 2,6 0,6 7 КУ-2-8 антрацит Гумми-ровка ОН-АФ I ступени А-1 №14 ФИПа- 1-2,6-0,6 130 1,6 8,5 2,6 0,6 5 АН-31 антрацит Гумми-ровка Н-КФ II ступени Н-2 №19-21 ФИП-П- 2,6-0,6 150 1,5 8,0 2,6 0,6 3 КУ-2-8 антрацит Гумми-ровка А-2 №22-24 ФИП-П- 2,6-0,6 150 1,4 7,5 2,6 0,6 3 АВ-17-8 антрацит Гумми-ровка Декарбо-низаторы Д-1,2 200 2,5 2,1 2 Эпок-сидное
3. Узел гидроперегрузки ионитов включает следующее оборудование:
Таблица 2.7
Наим Тип Объем загрузки м3 Рабочее давление МПа Диаметр м Защитное покрытие Фильтр гидроперегрузки катионита, К ФИПа- 1-2,0-0,6 9,0 0,6 2,0 Гуммировка Фильтр гидроперегрузки анионита, А ФИПа- 1-2,0-0,6 9,0 0,6 2,0 Гуммировка Фильтр гидроперегрузки №3 ФИПа- 1-2,0-0,6 9,0 0,6 2,0 Гуммировка
4. Узел хранения и приготовления реагентов включает систему хранения и приготовления растворов H2SO4, NaOH, HNO3, раствора коагулянта. В состав каждой из этих систем входят цистерны, емкости для хранения данных реагентов, баки – мерники, используемые для приготовления рабочих растворов и подачи реагентов на энергоблоки.
5.4Третья ступень ВПУ
Третья ступень ХВО предназначена для получения ХОВ с удельной электропроводностью не более 0,3 мкСм/см. Установка работает в составе станционной ХВО.
Производительность установки 160 м3/ч. При необходимости обеспечивается максимальная производительность 210 м3/ч.
В состав системы входят:
Три фильтра смешанного действия (ФСД);
Ловушка ионитов;
Две ловушки гуммировки;
Два насоса ХОВ;
Два дренажных насоса;
Бак ХОВ;
Бак – нейтрализатор регенерационных вод;
Бак слабоминерализованных вод;
Приемник дренажный;
Бак NaOH;
Бак HNO3;
Эжектор – смеситель кислоты;
Эжектор – смеситель щелочи;
Арматура, трубопроводы, КИПиА, электротехническое оборудование.
В ФСД соотношение анионита (An) к катиониту (Kt) равно 1:1.
Катионита 3,14 м3, марка КУ-2-8;
Анионита 2,8 м3, марка АВ-17-8;
Восстановление обменной емкости сорбентов в процессе регенерации осуществляется 5 % - ным раствором NaOH и 5,5 % - ным раствором HNO3. Материал корпуса ФСД – углеродистая сталь. Внутренняя поверхность корпуса покрыта защитным слоем – гуммировкой.
Технические характеристики:
Рабочее давление 0,6 МПа
Пробное гидравлическое давление 0,9 МПа
Температура рабочей среды менее 40°С
Масса 3800 кг
Диаметр корпуса аппарата 2000 мм
Фильтр – ловушка предназначен для предотвращения попадания фильтрующего материала в ХОВ.
Бак запаса ХОВ предназначен для сбрасывания избыточного давления поступающей воды после АФ II ступени ХВО на всас насосов и для накопления ХОВ. Бак выполнен из углеродистой стали с внутренним антикоррозионным химическим покрытием.
Баки запаса концентрированных растворов реагентов предназначены для приема и хранения растворов кислоты и щелочи.
Бак нейтрализации регенерационных вод предназначен для сбора отработанных регенерационных растворов.
Насосы обеспечивают подачу ХОВ на фильтр установки. Насосы оснащены КИПиА.
5.5Описание работы ВПУ
Для приготовления осветленной воды в баке – мешалке приготавливается раствор коагулянта, который насосами – дозаторами коагулянта через бак – мерник подается в осветлители (ОСВ1 – ОСВ4). Туда же подается вода на очистку.
Осветленная вода направляется в баки осветленной воды (БОСВ1 – БОСВ4), откуда насосами осветленной воды (НОСВ1-НОСВ3) подается на механические фильтры (МФ1 – МФ6) и на взрыхление фильтров.
Механические фильтры загружены сульфоуглем. Пройдя механические фильтры, вода следует на КФ1, затем на АФ1. Осветленная вода используется также для регенерации и отмывки фильтров. Раствор после регенерации фильтров поступает на узел нейтрализации. Частично обессоленная вода поступает на КФ2. Далее, пройдя декарбонизаторы, вода направляется в баки частично обессоленной воды, откуда насосами частично обессоленной воды подается на АФ2.
Затем вода поступает в баки химически обессоленной воды, откуда насосами перекачивается на фильтры смешанного действия (ФСД).
В осветлителях контролируемым параметром является температура исходного раствора коагулянта (33±1°С). Регулируемым параметром является расход воды через осветлитель, который определяется расходомером, установленным на щите ХВО. Переключение расходомеров осуществляется переключением датчиков расхода.
В механических фильтрах производят контроль расхода воды через фильтр по приборам, установленным на щите ХВО. Окончание фильтроцикла осуществляется по снижению прозрачности осветленной воды менее 90 % или по достижению перепада давления более 0,1 МПа (1,0 кгс/см2).
В КФ и АФ регулируемыми параметрами являются: расход воды, давление на входе и выходе из фильтра.
При работе декарбонизатора следят за содержанием свободной углекислоты в обработанной воде.
В баке – мернике едкого натра регулируется расход щелочи вентилем по показаниям концентратомера, установленного на щите.
Контроль температуры в осветлителе осуществляет контур 1, работающий следующим образом: сигнал с термометра сопротивления ТСМ гр.23 (1а) поступает на вторичный прибор – автоматический уравновешенный мост КСМ4-И (1б).
Регулирование расхода в трубопроводе осуществляют контуры 2, 3, 4, 5, 6, 7, работающие аналогично. Контур 2 работает следующим образом: сигнал с датчика расхода – диафрагмы камерной ДК6-100 (2а) поступает на дифманометр "Сапфир-22ДД" (2б), с которого сигнал подается на вторичный прибор – миллиамперметр АСК М1632 (2в). Далее сигнал поступает на регулятор "Каскад-2" (2г), который обеспечивает регулирование расхода в трубопроводе с помощью исполнительного механизма МЭОБ-21 (2д).
Регулирование уровня в баках осуществляют контуры 8, 9, 10, работающие аналогично. Контур 8 работает следующим образом: сигнал с буйкового уровнемера УБ-ПВ (8а) поступает на электрический датчик ДЭВП – С4А (8б), с которого сигнал подается на вторичный дифференциально-трансформаторный прибор КСД-3 (8в), далее сигнал поступает на регулятор системы "Каскад-2" (8г), который обеспечивает регулирование уровня помощью исполнительного механизма МЭОБ-21 (8д).
Контроль электропроводности на выходе из Н-катионитового фильтра II ступени осуществляет контур 11, работающий следующим образом: сигнал с кондуктометрического концентратомера КК-2 (11а) подается на вторичный прибор – потенциометр КПУ-1 (11в).
6Эффективность работы химводоочистки НВ АЭС
На период с 01.02.96 по 01.02.97 эффективность работы химводоочистки:
Принято на ХВО 1,5 Ч 106 м3 сырой воды.
Выработано химобессоленной воды (ХОВ) 0,7 Ч 106 м3.
Извлечено из ХОВ:
Катионов 3,922 т-экв
Анионов 3,932 т-экв
Затрачено реактивов на производство ХОВ:
Кислоты 14,941 т-экв
Щелочи 7,67 т-экв
Коэффициенты затрат реагентов на удаление ионных примесей из ХОВ:
Ккt = 3,81 г-экв H2SO4/(г-экв катионов)
КAn = 1,95 г-экв NaOH/(г-экв анионов)
7Характеристика и принцип действия ионитного параллельноточного фильтра I ступени ФИПаI – 2,6 – 0,6
ФИПаI – 2,6 – 0,6 - фильтр ионитный параллельноточный I ступени диаметром 2,6 м на расчетное давление 0,6 МПа используется для умягчения обрабатываемой воды, частичного обессоливания и других ионообменных процессов.
Фильтр спроектирован и изготовлен в соответствии с технической документацией предприятия – изготовителя оборудования.
Технические характеристики:
Производительность, м3/час - 130 Давление, МПа
Рабочее - 0,6 Пробное гидравлическое - 0,8 Температура, °С - 40 Емкость корпуса, м3 - 19,2 Фильтрующая загрузка:
Высота, м - 2,5 Объем, м3 - 13,25 Масса, т:
Сульфоугля при =0,65-0,7 т/м3 - 8,6-9,3 Катионита КУ-2 при =0,71 т/м3 - 9,4 Анионита АВ-17 при =0,74 т/м3 - 9,8 Масса конструкции фильтра, т - 4,124 Нагрузочная масса, т - 27,5
Фильтр рассчитан на установку в закрытом помещении и эксплуатацию при положительной температуре и относительной влажности окружающего воздуха при которой обеспечивается отсутствие запотевания поверхности аппарата и трубопроводов.
Ионитный параллельноточный фильтр представляет собой вертикальный однокамерный цилиндрический аппарат.
Фильтр состоит из следующих основных элементов: корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.
Корпус аппарата состоит из цилиндрической сварной обечайки 1, к которой приварены два штампованных эллиптических днища 2 и 3. К нижнему днищу приварены три опоры. Корпус снабжен двумя лазами диаметром 800 мм, 4 и 5. Вблизи от центра нижнего эллиптического днища фильтра приварен штуцер 6 для гидравлической выгрузки фильтрующего материала, штуцер 7 для гидрозагрузки приварен вверху цилиндрической части корпуса фильтра. К верхнему днищу корпуса фильтра приварены два ушка для поднятия фильтра при его транспортировке и установке на фундамент.
Нижнее РУ, 8 состоит из вертикального коллектора 9 с заглушенными верхними концами, четырех коллекторов – отводов 10, вставленных в радиально расположенные отверстия вертикального коллектора и расположенных, для максимального приближения к днищу фильтра, под углом к горизонтальной плоскости, коллектора отвода приварены к вертикальному коллектору сваркой.
От каждого коллектора – отвода, также под углом к горизонтальной плоскости, отходят перфорированные распределительные трубы 11, по нижней образующей которых расположены отверстия диаметром 8 мм. Отверстия прикрывает приварной желобок с шириной щели 0,4 мм.
Концы распределительных труб, вставленных в отверстия коллекторов – отводов, обжаты на конус, а противоположные концы заглушены.
Верхнее РУ 12 состоит из вертикального коллектора 13, заглушенного снизу и соответствующего количества радиально расположенных перфорированных полимерных труб 14. Наружные концы лучей заглушены и прикреплены к корпусу фильтра. Лучи установлены отверстиями вверх под углом 60 ° к вертикальной оси и строго горизонтально.
Трубопроводы и запорная арматура 15, 16, 17, 18, 19, 20 расположенная по фронту фильтра, позволяет переключить все потоки воды и регенерационного раствора в процессе эксплуатации фильтра и обеспечивают подвод регенерационного раствора, подвод взрыхляющей воды, подвод сжатого воздуха. Гидрозагрузку и гидровыгрузку фильтрующего материала, отвод регенерационного раствора отмывочной воды и первого фильтра.
Пробоотборное устройство расположено по фронту фильтра и состоит из трубок, соединенных с трубопроводами воды, подаваемой на обработку и обработанной воды, вентилей 23, 24, 25 и манометра 21, 22, показывающих давление до и после фильтра.
8Технологический расчет Н-катионитного фильтра I ступени
1. Требуемая площадь фильтрования:
F=Q/W,
где Q – производительность, м3/ч;
W – скорость фильтрования м/ч;
W = 25 м/ч; табл. 1.12, [4];
F = 130/25 = 5,2 м2.
Выбираем стандартный параллельноточный ионитный фильтр ФИПаI-2,6-0,6.
Таблица 2.8
Характеристика фильтра
Ди