Автоматизація процесу очистки води

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматизація процесу очистки води

1. Технічна характеристика об'єкта

1.1 Коротка характеристика підприємства

Реактор ВВЕР-1000 є реактором корпусного типу з водою під тиском, яка виконує функцію теплоносія і сповільнювача.

Технологічна схема енергоблоку

Технологічна схема енергоблоків з реакторами ВВЕР440 і ВВЕР1000 має два контури

Перший контур - радіоактивний. Він включає реактор типа ВВЕР і циркуляційні петлі охолоджування. Кожна петля містить головний циркуляційний насос (ГЦН), парогенератор і дві головні замочні засувки (ГЗЗ). До однієї з циркуляційних петель першого контура приєднаний компенсатор тиску, за допомогою якого в контурі підтримується заданий тиск води, що є в реакторі одночасно і теплоносієм і сповільнювачем нейтронів. На енергоблоках з ректором ВВЕР-440 є по 6 циркуляційних петель, на енергоблоці з реактором ВВЕР-1000 - 4 циркуляційні петлі. [5]

Другий контур - нерадіоактивний. Він включає парогенератори, паропроводи, парові турбіни, сепаратори-пароперегрівачі, живильні насоси і трубопроводи, деаератори і регенеративні підігрівачі. Парогенератор є загальним устаткуванням для першого і другого контурів. У ньому теплова енергія, вироблена в реакторі, від першого контура через теплообмінні трубки передається другому контуру [6]. Насичена пара, що виробляється в парогенераторі, по паропроводу поступає на турбіну, яка приводить в обертання генератор, що виробляє електричний струм.

У системі охолоджування конденсаторів турбін на АЕС використовуються баштові градірні і водосховище-охолоджувач.

1.2 Характеристика об'єкта регулювання

Система призначена для очищення трапних вод АЕС від радіоактивних забруднень, механічних і хімічних домішок з метою зменшення об'єму радіоактивних відходів (РАО), що підлягають тривалому зберіганню.

Система трапних вод складається з наступних підсистем:

1. Підсистеми збору і попереднього очищення трапних вод;

2. Підсистеми переробки трапних вод на випарних апаратах;

3. Підсистеми очищення дистиляту випарних апаратів на іонообмінних фільтрах

Система водоочистки (СВО-3), в частині очищення трапних вод, є системою нормальної експлуатації важливої для безпеки і відноситься до групи З по ПН АЕ Г-7-008-89 [1], класу безпеки 3 по ПН АЕ Г-1-011 - 89 (ОПБ-88) [2], категорії сейсмостійкості IIб по ПН АЕ Г-5 - 006 -87 [3]. Устаткування і трубопроводи цієї частини системи конструктивно виконані відповідно до вимог НТД по безпеці, діючих на момент розробки проекту [4-7]. СВО-3, в частині іонообмінного очищення дистиляту, відноситься до класу безпеки 4 по ОПБ-88.

Трапні води поступають на СВО-3 через систему спецканалізації по трубопроводах і включають:

1. Неорганізовані утічки I контура; води дезактивації устаткування і приміщень;

2. Регенераціонні і відмивні води іонообмінних фільтрів СВО;

3. Взрихлюючі води механічних фільтрів; скидання з лабораторій;

4. Дренажні води при спорожненні устаткування і трубопроводів перед ремонтом;

5. Поворотні води з проміжного вузла зберігання рідких радіоактивних відходів (РРВ) (декантат з місткостей сховища після гідровигрузки відпрацьованих фільтруючих матеріалів фільтрів СВО);

6. Регенерації води фільтрів блокової установки (БОУ), що знесолює, при питомій активності >7,4х104 Бк/м³ (>2,00х10-10 Ки/л);

7. Води хімічних промивок випарних апаратів СВО-3, 6, 7; скидання конденсату з установки глибокого упарювання (УГУ), з редукційно-охолоджувальної установки (РОУ);

8. Протічки з ущільнень насосів.

Води, які поступають на очищення, мають, як правило, високий солевміст (до 10 г./л), усереднений солевміст - 5 г/л.

Високий солевміст зумовив вибір методу очищення: попередній відстій, очищення на механічних фільтрах, упарювання на випарних установках з отриманням концентрату солей (кубового залишку) і дистиляту (конденсату пари).

Після випарної установки кубовий залишок прямує в місткості сховища рідких відходів (СРВ) для тимчасового зберігання.

Дистилят очищається на іонообмінних фільтрах і може бути використаний на власні потреби СВО. При недостатньому ступені очищення дистиляту передбачена можливість його повернення на доочистку на фільтрах.

1.3 Опис конструкції і технологічної схеми СВО-3

Очищення всіх видів вод, що поступають на СВО-3, виробляється з метою їх повторного використання.

Принцип дії системи СВО-3 заснований на використовуванні процесів упарювання, конденсації, дегазації, механічної фільтрації і іонного обміну.

В результаті переробки трапних вод виходить чистий конденсат і упарений високоактивний концентрат (кубовий залишок), що направляється в ХЖО.

Система трапних вод складається з наступних підсистем:

1. Підсистеми збору і попереднього очищення трапних вод;

2. Підсистеми переробки трапних вод на випарних апаратах;

3. Підсистеми очищення дистиляту випарних апаратів на іонообмінних фільтрах.

Підсистема збору і попереднього очищення трапних вод.

У цю підсистему входить система спецканалізації (TZ) і механічне очищення трапних вод. Система TZ призначена для збору, транспортування і відстоювання трапних вод спецкорпусу, естакади, реакторного відділення з метою подальшої їх переробки і повернення в цикл АЕС.

До складу системи TZ [[9]] входить наступне устаткування:

1. Трапи спецканалізації;

2. Бак-приямок;

3. Насоси бака-приямка;

4. Бак-відстійник;

5. Бак декантата;

6. Насоси бака декантата;

7. Монжюс;

8. Вакуумні насоси;

9. Зливні трубопроводи трапів і дренажні трубопроводи установок.

У кожному приміщенні блоку СВО спецкорпусу встановлюються трапи спецканалізації для прийому в них вод, що потрапляють на підлогу приміщення. З метою зниження загазованості приміщень, для виключення зв'язку по повітрю через систему спецканалізації кожен трап забезпечується гидрозатвором і замочним вентилем. Управління вентилями дистанційне або місцеве, залежно від умов обслуговування приміщень. [8]

Бак-приямок 0TR10B01 служить для прийому трапних вод і попереднього відстоювання з метою подальшого перекачування в бак-відстійник 0TR20B01. Бак-приямок є правильним паралелепіпедом розмірами 5000х3600х1850 мм, розташований на відмітці мінус 2,500. Бак-приямок складається з шламового відсіку V=6,5м3 і основного відсіку V=23,5 м³. Для розпушування шламу

Насоси бака-приямка 0TR10D01, D02 служать для відкачування трапних вод з бака приямка 0TR10B01 в бак-відстійник 0TR20B01. Тип насоса - ХВС 45/54 Е-СП.

Хімічний вертикальний самовсмоктуючий насос, проточна частина якого виконана із сталі 1Х1713М2Т, призначений для перекачування хімічних і радіоактивних середовищ вод з температурою до 800С.

Бак-відстійник 0TR20В01 призначений для подальшого гравітаційного осадження грубодисперсних домішок з трапних вод, які з бака-приямка самовсмоктуючими насосами прямують на відстій в бак-відстійник. Бак-відстійник є циліндровою судиною зовнішнім діаметром 6008 мм з конічним днищем. Діаметр верхньої конусної частини 5200 мм, а діаметр нижньої конусної частини 1000 мм. Висота циліндрової частини 3600 мм, а висота конічної частини 2945 мм.

Бак декантата 0TR20В02 є вертикальним циліндровим баком діаметром 2200 мм, заввишки 2400 мм. У бак декантата заведені переливи з місткостей фільтруючих матеріалів, переливши з бака-відстійника.

Насоси декантата 0TR20D01, D02 служать для напряму трапних вод на фільтри передочищення трапних вод. Насос АХ(О) 65-40-200 - відцентровий, горизонтальний, консольний, одноступінчатий з відкритим робочим колесом, призначений для перекачування хімічних і нейтральних рідин густиною не більш 1850 кг/м³, кінематичною в'язкістю до 30х10-6 м²/с, що мають тверді включення розміром не більш 1,0 мм.

Монжюс 0TR11B01 служить для видалення шламу з шламового відсіку бака-пріямка 0TR10B01. Монжюс рис. 1.1. є циліндром з приварними еліптичними кришками.

Рис. 1.1. Монжюс кубового залишку

Вакуум-насос 0TW61D01, D02 призначений для створення розрідження в монжюсі 0TR11B01 з метою видалення шламу з бака приямка 0TR11B01.

Насос ВВН-3Н - водокільцевий, простої дії, горизонтальний, з осьовим напрямом газу через всмоктуючі і нагнітальні вікна.

Баки трапних вод 0TR30В01-В03 служать для прийому і зберігання освітленої трапної води перед подачею її на випарний апарат СВО-3.

Бак є циліндровою судиною із зовнішнім діаметром 6400 мм, заввишки 6400 мм.

Всі баки СВО-3 циліндрової форми, з плоскими днищами і дахом. Кожен бак забезпечений люками і сходами для можливості внутрішнього огляду і ремонту. На кожному «брудному» баку встановлені зрівняльний гидрозатвор (для запобігання створенню в баку вакууму або надмірного тиску при прийомі-видачі води) і переливний гидрозатвор для запобігання переповнюванню бака. Переливи баків (окрім відстійника) заведені в спецканалізацію

Фільтри передочищення трапних вод 0TR30N01 - N03 служать для очищення трапних вод від механічних домішок і дрібнодисперсної суспензії з метою поліпшення роботи баків трапних вод і випарної установки. Фільтри передочищення завантажені керамічними кульками розміром 5-6 мм, об'їм завантаження 0,8 м³. Коефіцієнт очищення фільтрів по механічних домішках рівний 2,5 -3,0, по колоїдних (масла) -2,0-2,5, по іонних ~~ 10.

Фільтр передочищення є вертикальною циліндровою судиною з кришкою і днищем сферичної форми, виготовлений з коррозіонностійкої стали 8Х18Н10Т. Зовнішній діаметр 1000 мм, висота фільтру 2487 мм, фільтр лазів не має, але обладнаний знімною кришкою. Пристрій фільтру показаний на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Фільтр передочистки

Фільтр забезпечений верхнім і нижнім дренажними розподільними пристроями, має обв'язування трубопроводів з арматурою для здійснення необхідних операцій при експлуатації фільтру. Верхній розподільний пристрій (типу «зірки») є колектором діаметром 80 мм із заглушеним кінцем, що має бічні отвори (вікна), до якого приєднуються в одній площині дірчасті труби, з розміром щілин 2,5 мм. У плані така конструкція має вид проміння, що розходиться з одного центру, у зв'язку з чим її називають «зіркою». Число проміння в «зірці» всього шість. При ударі струменів води, що виходять з отворів верхньої розподільної системи, об верхнє днище і зміні напряму руху відбувається гасіння кінетичної енергії потоку, що поступає з трубопроводу у фільтр. Пристрій забезпечує рівномірний розподіл потоку води через весь об'єм завантаження. Крім того, дренажна система гасить кінетичну енергію потоку і, тим самим, захищає завантаження від руйнування.

Очищена вода покидає фільтр через нижній розподільний пристрій (типу «копіююче днище»), що складається з чотирьох колекторів (хрестовина), до яких приєднані розподільні труби з одним заглушеним кінцем, що мають отвори. Для запобігання винесенню фарфорових кульок в очищену воду отвори в трубах мають щілини шириною 2,5 -3,0 мм. З метою використовування сферичної частини фільтру щілисті труби розташовуються похило, отвори в трубках обернуті вниз. Діаметр вихідного колектора 50 мм

Підсистема переробки трапних вод на випарних апаратах

Підсистема включає наступне устаткування:

1. Випарний апарат;

2. Конденсатор-дегазатор;

3. Дефлегматор сдувок;

4. Монжюс кубового залишку;

5. Насоси деаерованої води.

Випарний апарат OTR40W01, OTR60W01 призначений для упарювання трапних вод і очищення вторинної пари від краплинного віднесення. При випаровуванні сильномінералізованних розчинів досягається найвищий коефіцієнт очищення (до 5-6 порядків).

Монжюс OTR44B01, OTR64B01 служить для прийому і передавлювання кубового залишку в місткості ХЖО. Монжюс є вертикальним циліндровим апаратом, забезпеченим трубою, через яку кубовий залишок передавлюється в ХЖО. Передавлювання здійснюється стислим повітрям.

У верхньому днищі розміщені штуцери (технологічні і КІП) і люк для можливості обстеження і ремонту усередині апарату. Труба видачі опущена до нижнього днища для повного спорожнення монжюса. Монжюс забезпечений сигналізаторами верхнього і нижнього рівнів.

Для забезпечення спорожнення лінії скидання кубового залишку з монжюса в ХЖО вентиль на лінії стислого повітря закривається через одну хвилину після початку надходження сигналу від сигналізатора рівня монжюса.

Конденсатор-дегазатор OTR50W01, OTR50W01 призначений:

для конденсації вторинної пари, що утворюється при випаровуванні радіоактивних розчинів;

для запобігання розчиненню в дистиляті і видаленню з дистиляту радіаційних благородних газів (РБГ), що забруднюють пару;

для запобігання розчиненню в дистиляті і видаленню з дистиляту вуглекислого газу, аміаку і кисню, що скорочує цикл міжрегенерації іонообмінних фільтрів, погіршуючих умови доочистки дистиляту;

для зниження ступеня забруднення дистиляту легко летючими органічними продуктами.

Він є горизонтальним кожухотрубний теплообмінником і вертикальним випарником, сполученими дегазацією колонним, заповненим кільцями Рашига. Охолоджуюча технічна вода поступає по трубах, вторинна пара - в міжтрубний простір.

Конденсатор-дегазатор працює таким чином. Вторинна пара після випарного апарату подається в приймальну камеру, розміщену під конденсуючим пучком. Причому, основний потік пари (~~90%) вводиться у верхню приймальну камеру, а другий потік - в нижню камеру під дірчасту провальну тарілку.

Потік струменів конденсату, що стікає з конденсаційних трубок, обдувається стрічним потоком пари. За рахунок цього практично усувається можливість переохолодження конденсату і, отже, і здатність газів розчинятися в конденсаті. Гарячий конденсат, що потрапляє на дірчасту тарілку, додатково пронизується струменями пари, барботуємого через шар конденсату. Конденсат переливається через край тарілки і поступає на десорбціонну колонку, заповнену кільцями Рашига. Проходячи кільця Рашига, конденсат аеріруєтся стрічним потоком чистої пари, безперервно генерується в нижньому конденсатозбірнику, в якому є вбудований змійовик, що обігрівається парою II контура.

Продегазований конденсат відкачується з конденсатозбірника насосами. Гази, що не конденсуються, накопичувані в спеціально організованому для цього відсіку, виводяться разом з частиною пари в систему парогазових здувок, а переохолодженний конденсат зливається через три отвори в міжтрубний простір, де він прогрівається і деаеріруєтся.

Дефлегматор здувок OTR53W01, OTR73W01 служить для конденсації пари, що відноситься з конденсатора-дегазатора газами, що не конденсуються, і для охолоджування газів перед подачею їх на спецгазоочистку. Є вертикальним двоходовим теплообмінником.

Підсистеми очищення дистиляту випарних апаратів на іонообмінних фільтрах.

Кожна випарна установка має свою групу фільтрів.

Дистилят випарних установок очищається від залишків солей і радіоактивності на іонообмінних фільтрах. Очищений дистилят поступає в контрольні баки, де виробляється радіохімічний аналіз дистиляту. До складу СВО-3 входять два контрольні баки дистиляту. Місткість кожного бака 70м3.

Гидровигрузка фільтрів доочистки дистиляту здійснюється в ємність фільтруючих матеріалів або в резервну ємність ХЖО. При задовільній якості (при активності ЈЈ 7,4х104 Бк/м³ (ЈЈ2,0х10-10 Ки/л) очищений дистилят перекачується насосом контрольного бака в баки власних потреб СВО, в бризкаючі басейни. Скидання води в бризкаючий басейн здійснюється після виконання аналізів і заповнення паспорта. При незадовільній якості, при активності >>7,4х104 Бк/м³ (>>2,0х10-10) Ки/л, дистилят з контрольних баків повторно може подаватися на доочистку на іонообмінні фільтри, а також в баки трапних вод для повторної переробки на СВО-3.

За наявності дебалансних вод вода з контрольних баків при відповідній якості прямує в хозфекальную каналізацію або в дренажні баки машзала для підживлення II контура блоку №3.

Технологічна схема роботи системи водоочистки трапних вод

Трапні води приміщень поступають в трапи, встановлені в нижніх точках полови. З трапів за системою трубопроводів, ізольованих від інших систем, води поступають в бак - приямок OTR10B01 трапних вод. Все води спочатку поступають в шламовий відсік бака - приямка OTR10B01, де важкі механічні домішки осідають, а вода через перегородку переливається в основний відсік.

У міру накопичення води в основному відсіку при рівні 1600 мм включаються насоси OTR10D01 (D02) і відкачують воду в бак відстійник OTR20B01. У баку-відстійнику відбувається більш тривале відстоювання зважених частинок за рахунок довшого часу відстою. Вода з приямків С-146 і С-164 відкачується монжюсами OTR11B01, OTW60В01.

Шлам, що накопичився в шламовому відсіку бака-приямка OTR10B01, віддаляється за допомогою монжюса OTR11B01 і вакуумних-насосів OTW61D01, D02 в ємкості фільтруючих матеріалів або резервну ємкість.

Трапні води спецкорпусу поступають в бак-приямок трапних вод спецкорпусу або безпосередньо в бак-відстійник. З бака-приямка трапних вод самовсмоктуючі насоси направляють трапні води на відстій в бак-відстійник.

Трапні води з реакторного відділення прямують безпосередньо в бак-відстійник трапних вод. Ця місткість використовується як проміжна для відділення грубодисперсних домішок.

Оскільки води установки СВО-2 (очищення організованих протечек і зливу I контура), розташованої в обстройці реакторного відділення, мають велику активність, то вони прямують в місткості фільтруючих матеріалів для витримки і далі декантат по трубопроводах переливу прямує в бак декантата. У бак декантата поступає і перелив бака-відстійника. З бака декантата насосом декантата трапні води прямують на фільтри передочищення трапних вод. Після очищення від механічних домішок на фільтрах передочищення трапні води поступають в баки трапних вод. Баки трапних вод призначені для збору трапних вод двох блоків АЕС. Проектом передбачена установка трьох баків трапних вод об'ємом 200м³ кожен. Трапні води одного бака переробляються на випарній установці, трапні води другого бака контролюються по активності, загальному солевмісту, рН, хімічному складу, третій бак заповнюється.

З баків трапних вод освітлена трапна вода насосами подається на одну (або дві одночасно) випарні установки СВО-3. Трапна вода подається в нижню циркуляційну трубу випарного апарату, приєднану до гріючої камери, де закипає і потім в парорідкому стані по верхній циркуляційній трубі поступає в сепаратори. Вторинна пара, що утворюється, проходить в сепараторі очищення і поступає в конденсатор-дегазатор, де конденсується і дегазується, а потім одержаний дистилят насосами дегазованої води перекачується через фільтри доочистки дистиляту в контрольні баки. Пара, що не сконденсувалася, і газова суміш з конденсатора-дегазатора поступають в дефлегматор здувок, звідки охолоджений конденсат зливається в спецканалізацію, а газова суміш подається на газоочистку. Кубовий залишок періодично скидається в монжюс, звідки стислим повітрям передавлюється в місткості кубового залишку ХЖО.

Основна маса розчинених забруднень віддаляється на випарних апаратах і конденсаторі-дегазаторі. Завершальним етапом очищення трапних вод (після вузла випарних апаратів) є доочистка вторинного конденсату до якості, що дозволяє практично незалежно від хімічного складу початкової води, що поступає на випарний апарат, одержати дистилят, що відповідає якості води, яка використовується для підживлення I контура.

Процес доочистки включає: видалення масла, органічних домішок, тонкодисперсних механічних домішок з вторинного конденсату на вугільних фільтрах (БАУ); очищення вторинного конденсату від розчинених домішок в іонному вигляді на іонообмінних фільтрах.

Кожна випарна установка має свою групу фільтрів.

Дистилят випарних установок очищається від залишків солей і радіоактивності на іонообмінних фільтрах. Очищений дистилят поступає в контрольні баки, де здійснюється радіохімічний аналіз дистиляту. До складу СВО-3 входять два контрольні баки дистиляту. Місткість кожного бака 70м³.

Гідровигрузка фільтрів доочистки дистиляту здійснюється в ємність фільтруючих матеріалів або в резервну ємність ХЖО. При задовільній якості (при активності ЈЈ 7,4х104 Бк/м³ (ЈЈ2,0х10-10 Ки/л) очищений дистилят перекачується насосом контрольного бака в баки власних потреб СВО, в бризкаючі басейни. Скидання води в бризкаючий басейн здійснюється після виконання аналізів і заповнення паспорта. При незадовільній якості, при активності >>7,4х104 Бк/м³ (>>2,0х10-10) Ки/л, дистилят з контрольних баків повторно може подаватися на доочистку на іонообмінні фільтри, а також в баки трапних вод для повторної переробки на СВО-3.

За наявності дебалансних вод вода з контрольних баків при відповідній якості прямує в каналізацію або в дренажні баки машзала для підживлення II контура блоку №3.

1.4 Опис конструкції випарного апарата

Випарний апарат OTR40W01, OTR60W01 рис. 1.3. призначений для упарювання трапних вод і очищення вторинної пари від краплинного віднесення. При випаровуванні сильномінералізованних розчинів досягається найвищий коефіцієнт очищення (до 5-6 порядків).

Випарний апарат є збірною конструкцією розміром 9600 см в висоту, що складається з виносної гріючої камери, сепаратора з вбудованим скрубером і циркуляційних труб

Гріюча камера 9 виконана у вигляді вертикального теплообмінника поверхневого типу має розміри в довжину 5615 см і в діаметрі 1000*8 см та 1200*6 см зміні діаметру зумовлене розвитком поверхні нагріву гріючої секції в висоту, виготовлений з високоякісної сталі, в міжтрубний простір якого підводиться гріюча пара, по трубах подається трапна вода. Через верхню циркуляційну трубу парорідиниста суміш поступає в сепаратор 2, сепаратор має довжину, внутрішньокорпусний пристрій якого забезпечує рівномірність висхідного потоку, що поступає під шар води (сконденсованої пари), що стікає зверху. Циркуляція упарюваного розчину у випарному апараті - природна.

Для боротьби з піноутворенням при випаровуванні розчинів, що містять органічні поверхнево-активні речовини (ЛІГШИ), в циркуляційному контурі випарного апарату передбачені спеціальні шайби 11, за допомогою яких здійснюється гидромеханічне руйнування піни в сепараторі.

Для зменшення небезпеки викиду упарюваного розчину передбачається введення хімічного піногасителя. 1%-ний розчин піногасителя подається на промивальну тарілку випарного апарату.

При переробці трапних вод на випарній установці слід підтримувати лужний водно-хімічний режим (ВХР). Це визначається наступними причинами:

1. Необхідністю зниження небезпеки утворення накипних відкладень у випарному апараті;

2. Необхідністю збільшення ступеня очищення початкової води по радіоізотопах;

3. Необхідністю зниження ступеня забруднення дистиляту вуглекислотою з метою зниження небезпеки хлорідной корозії;

4. З метою підвищення допустимого ступеня упарювання.

Рис. 1.3. Випарний апарат

1. Відвід вторинного пару

2. Жалюзійний сепаратор

3. Подача конденсата для промивки пара

4. Промивочний щит (жалюзійна пастка, барботажно-промивальна тарілка шар насадки з кілець Рашига)

5. Вивід безперервної продувки

6. Подача живильної води

7. Дренаж із корпуса

8. Вивід конденсата гріючого пару

9. Гріюча камера

10. Вхід гріючого конденсату

Усередині сепаратора для очищення вторинної пари від краплинного віднесення передбачені:

- жалюзійна пастка (відбійник);

- барботажно-промивальна тарілка;

- шар насадки з кілець рашига виготовлені з сталі.

Очищення пари здійснюється промивальною рідиною (флегмою), яка самоплив проходить зверху вниз через шар насадки, гідрозатвор, барботажну тарілку, зливну трубу і змішується з розчином в нижній частині сепаратора. Передбачена подача флегми з натиску насосів деаерірованной води на тарілки скрубера випарного апарату при піноутворенню

Щоб уникнути появи мікронеплотностей і виникнення мікропротечек розчину в міжтрубний простір гріючої камери, з'єднання труб з трубними дошками виконане на зварці. Для зниження температурних напруг в з'єднаннях гріючих труб з трубними дошками на корпусі гріючої камери передбачений лінзовий компенсатор.

1.5 Опис процесу випарювання на випарних апаратах

Трапна вода, яка пройшла попередню очистку в баку-відстійнику і на механічних фільтрах вузла передочистки збирається в баках трапних вод і далі подається на випарний апарат.

Випарний апарат - складається з 2 х частин гріючої камери і сепаратора. Гріюча камера призначена випаровування обробленої води, а сепаратор для очистки пара концентрує мого розчину від вологи. Гріюча камера і сепаратор з'єднані між собою верхньою і нижньою перепускними трубами.

Гріюча камера представляє собою кожухообмінник з лінзовим компенсатором, в якості гріючого середовища використовується пар із колектора особистих потреб АЕС тиском 3.5 кгс/м², який подається в між трубний простір граючої камери.

Початкова вода подається в нижню частину трубного простору гріючої камери змішується з циркулюючою водою і направляється в гріючу секцію, піднімається по трубам, нагрівається до насищення і частково випаровується. Самогальмування випаровування, як і для любого контуру звичайної циркуляції, забезпечується за рахунок гідростатичного тиску і висотою підпору. Гріючий пар входить по лінії 10, обмиває трубки граючої секції ззовні і у вигляді конденсату відводиться по лінії 8. Пар поступає в паровий об*єм, а вода вниз - і змішавшись з живильною знову циркулює через гріючу секцію. Так як в гріючій секції пар не утворюється, а зрозуміло, що вода не упарюється, то утворення накипу практично відсутнє. Випадання солей ймовірне при закипанні води над грібчою секцією. Необхідно, щоб воно проходило не на поверхні корпусу і других деталей апарата, а в самій гущі води, і домішки могли б інтенсивно виводитися з продувкою. Для цього разом з живильною водою в випарювач вводиться затравка, наприклад мілко подрібнений вуглекислий кальцій. Поверхня затравки cорбує всі солі, випадаючі при закипанні води і створює можливість виводу їх з продувкою. Паро-газ-водяна суміш через верхню перепускну трубу подається в сепаратор в якому в результаті різкого зниження швидкості і зміни напряму руху виникає об*ємна сепарація основної маси капель води. В результаті укрупнення і злиття вода стікає в нижню частину сепаратора і по нижній перепускній трубі повертається в гріючу камеру. Вторинний пар піднімається вверх і проходить через жалюзійний відбійник на якому в результаті багаторазової зміни напряму потоку пара проходить подальше розділення капель вологи від пара.

Після проходження жалюзійного відбійника пар промивається на барботажній тарілці завдяки барботажу через неперервно оновлюючий шар води.

Кінцева очистка пару здійснюється шляхом промивки його на насадці із кілець Рашига. Насадка представляє собою дирчатий лист на якому знаходиться шар кілець із нержавіючої сталі довжиною 20-25 мм. В верхню частину насадки проводиться промив очна флегма вода. В якості флегми використовується частина конденсату вторинного пару.

При збільшенні тиску в випарному апараті і температури кипіння води виникає зменшення розміру крапель води, в результаті чого погіршується об*ємна сепарація капель в паровому просторі сепаратора. Крім того, збільшується виніс органічних примесів і масел.

Підтримання потрібного нам рівня в випарному апараті рівним 1.1 м забезпечується мінімальна висота парового простору сепаратора, при якому основна маса капель води, які відносяться з паром не встигають досягти промив очних приборів і попадають в нижню частину сепаратора.

При досягненні критичного солевмісту концентрує мого розчину спостерігається різкий скачок солевмісту пару і коефіцієнта уносу. Для попередження даного явища кратність упарювання розчину не повинна перевищувати 20-40. Більш глибоке упарювання розчину здійснюється в доупарювальних апаратах (ДА).

Таблиця 1.1. Технічна характеристика устаткування

Найменування	Маркіровка	Основні технічні дані
1	2	4
Бак-приямок	0TR10B01	Місткість - 30 м3 Робочий тиск - вільне наливання Температура середовища - до 373К (1000 °С)
Насоси бака-приямка ХВС-45/54Е - СП	0TR10D01, D02	Подача - 45м3/год Напір - 0,54 МПа (5,4 кгс/см2) Число обертів - 2900 об/хв
Бак-відстійник трапних вод	0TR20B01	Місткість -150 м3 Температура - до 373К (1000 °С) Робочий тиск - вільне наливання
Бак декантата	0TR20B02	Місткість -9 м3 Температура - до 323 (500 °С) Робочий тиск - вільне наливання
Насоси бака декантата АХ(0) 53 - 40 -200	0TR20D02, D02	Подача - 25м3/год Натисків -50 м Число обертів - 2900 об/хв
Вакуум-насос ВВН-3Н	0TW61D01, D02	Подача 180 м3/год Вакуум 90% Число обертів - 1500 об/хв
Монжюс шламу	0TR11B01	Місткість - 1м3 Діаметр - 1000 мм Висота - 1850 мм
Бак трапних вод	0TR30B01-B03	Місткість -200 м3 Температура - до 373К (1000 °С) Робочий тиск - вільне наливання
Насос баків трапних вод Х8 - 30	0TR30D01-D03	Подача - 8 м3/год Напір - 0,3 МПа (3 кгс/см2)
Фільтр передочищення трапних вод	0TR30N01-N03	Продуктивність - 20м3/год Робочий тиск - 0,6 МПа (6,0 кгс/см2) Діаметр - 1000 мм Об'єм завантаження - 0,8 м3
Випарний апарат	0TR40W01 0TR60W01	Площа теплообміну - 150м2 Максимальна продуктивність - 6 м3/год

2. Аналіз структури існуючої система автоматизації та розробка функціональної системи автоматизації

2.1 Характеристики регуляторів

Регулятор призначений для підтримки заданого значення тиску 1,6 кгс/см² у випарних апаратах. Підтримка заданого тиску пари здійснюється за рахунок зміни витрати пари від КВП в випарному апараті впливом регулятора по сигналу датчика тиску у випарних апаратах на регулюючі клапани ОRQ11S05 (рис. 2.1.) типи И68051-500-01, Dу-500. Два клапани ОRQ12S05 керуються від одного регулятора за схемою паралельної синхронізації. Якщо регулятор підключений тільки до одного з клапанів, схема синхронізації блокується. При знеструмлені одного з клапанів, схема синхронізації блокується, а регулятор підключається до другого клапана.

Рис. 2.1. Схема функціональна і структурна регулятора тиску гріючого пару на випарний апарат

Д1, Д2 датчики, БУ-блок управління, ВМ - виконавчий механізм, ДП - датчик положення

ACL-блок регулюючий VD1-VD3 - захисний діодний прилад

АСН - захисний прилад A1 - блок включення регулятора

SAH - блок управління А2 - блок управління клапаном

АСЕ - вказівник положення А3 - блок ключів

МАМ - виконавчий механізм UA - датчик положення

UG - блок сигналізації положення SQ - кільцевий вимикач

AMS - пускач безконтактний реверсивний

Основні регулятори тиску в випарному апараті призначені для підтримки заданого тиску в гріючій камері випарного апарату.

Готовність регулятора формується по наступних умовах:

- відсутність сигналу «відмовлення виміру»;

- відсутність сигналу «утрата живлення РК».

Регулятори впливають на РК ОRQ11S05, ОRQ12S05, змінюючи витрату пари в випарному апараті із КВП.

Вхідним сигналом для основних регуляторів тиску є:

- тиск пари до випарного апарату

- положення регулюючого клапану

Регулятори підтримують задане значення тиску - 1,6 кгс/см².

Команди керування видаються на обох РК паралельно при включених обох регуляторах і:

- різниці положень РК ОRQ11S05 і ОRQ12S05 менш 5%;

- відхиленні тиску в деаераторах більш ±0.25 кгс/см² від заданого значення (уставка може уточнюватися в процесі експлуатації);

- відмовленні кожного з датчиків положення РК ОRQ11S05 і ОRQ12S05 (контроль справності здійснюється по швидкості зміни вхідного сигналу більш 20%);

При відсутності приведених вище умов і різниці положень РК ОRQ11S05 і ОRQ12S05 більш 5% і включених обох регуляторах, команда додати (зменшити) видається на менш (більш) відкритий РК;

При включеному одному з регуляторів команди керування видаються тільки на відповідний РК.

Регулятори підтримує рівним нулеві неузгодженість:

EPS = Рзад - Рд,

де: EPS - неузгодженість регулятора;

Рд - поточне значення тиску в випарному апараті, кгс/см²;

Рзад - задане значення тиску в випатному апараті, кгс/см².

При пониженні тиску в гріючій камері випарного апарату вентиль на лінії здувки відкривається, при підвищенні тиску в гріючій камері випарного апарату вентиль на лінії здувки з випарного апарату відкривається.

Управляючий вплив: зміна витрати пару шляхом впливу на регулюючий клапан, встановлений на трубопроводі подачі пару до випарного апарату

Основний регулятор рівня в сепараторі випарного апарата.

Регулятор призначений для підтримки заданого значення рівня 900 мм у сепараторі випарного апарату. Підтримка заданого рівня очищеної води в випарному апараті в усіх експуатаційних режимах здійснюється за рахунок зміни витрати ХОВ у конденсатор, впливом регулятора, по сигналі датчика рівня в випарному апараті на регулюючі клапани: OTR40S02 (див. рисунок 2.2.) типи 60-9-2, Dу-100, F-18см² і OTR60SO2 типи 60-9-3, Dу-150, F-50см², встановлених паралельно. Вентиль на підводі гріючого пару до випарної установки закривається:

- при підвищенні рівня упарюваємої рідини в випарному апараті до гранично можливого значення <1000 мм

- при пониженні рівня упарюваємої рідини в випарному апараті до гранично допустимого значення 500 мм

- при збільшенні тиску вторинного пару на виході з випарного апарату <0.08 МПа.



Рис. 2.2. Схема функціональна і структурна регулювання рівня в випарному апараті

Задане значення 100 мм вхідним сигналом регулятора:

- рівень очищеної води в випарному апараті

- положення регулюючого клапану

Регулятор рівня у випарному агрегаті 0TR40S02

Перелік і характеристики сигналів регулятора приведені в таблицях Всі аналогові сигнали поступають після первинних перетворювачів.

Таблиця 2.1 - Перелік і характеристики вхідних аналогових сигналів регулятора

Найменування	Позначення (Позиція)	Діапазон вимірювання	Клас точн. ПІП	Діапазон вимірювання в ед. электр. величини	Де формується
Рівень у ВА 0TR40W01	TR40L13B1	0…250 см	0,5	0…5мА	Датчик
Положення РК	0TR40S02	0…100%	-	0…5мА	НИМ

Таблиця 2.2 - Перелік і характеристики вхідних дискретних сигналів регулятора

Найменування	Тип	Де формується	Джерело живлення сигналу
Команда перекладу регулятора 0TR40S02 в режим «Дистанційно»	Сухий контакт (струм обтікання 33мА)	БРУ-32	ЦР-03
Команда перекладу регулятора 0TR40S02 в режим «Автомат»	Сухий контакт (струм обтікання 33мА)	БРУ-32	ЦР-03

Таблиця 2.3 - Перелік і характеристики вихідних дискретних сигналів регулятора

Найменування	Тип	Куди поступає	Джерело живлення сигналу
Команда «Більше» на регулятор 0TR40S02	0/24 В(40мА)	БРУ-32	ЦР-03
Команда «Менше» на регулятор 0TR40S02	0/24 В(40мА)	БРУ-32	ЦР-03

Управляюча дія: зміна витрати води шляхом впливу на регулюючий клапан, встановлений на лінії подачи води до випарного апарату.

Регулятор тиску пару до доупарювача

Регулятор призначений для підтримки заданого значення тиску 1,6 кгс/см² у випарних апаратах. Підтримка заданого тиску рис 2.3. пари здійснюється за рахунок зміни витрати пари від КВП в випарному апараті впливом регулятора по сигналу датчика тиску у випарних апаратах на регулюючі клапани ОRQ11S08 рис. 2.1 типи И68051-500-01, Dу-500. Два клапани ОRQ12S08 керуються від одного регулятора за схемою паралельної синхронізації.



Рис. 2.3. Схема функціональна і структурна регулятора тиску на доупарювач

Задане значення рівня 1,6 кгс/см²

Основні регулятори тиску в доупарювачі призначені для підтримки заданого тиску до доупарювачів в усіх експлуатаційних режимах.

Готовність регулятора формується по наступних умовах:

- відсутність сигналу «відмовлення виміру»;

- відсутність сигналу «утрата живлення РК».

Регулятори впливають на РК ОRQ11S08, ОRQ12S08, змінюючи витрату пари в доупарювачііз КВП.

Вхідним сигналом для основних регуляторів тиску є:

- тиск пари до доупарювача

- положення регулюючого клапану

Регулятори підтримують задане значення тиску - 1,6 кгс/см².

Команди керування видаються на обох РК паралельно при включених обох регуляторах і:

- різниці положень РК ОRQ11S08 і ОRQ12S08 менш 5%;

- відхиленні тиску в деаераторах більш ±0.25 кгс/см² від заданого значення (уставка може уточнюватися в процесі експлуатації);

- відмовленні кожного з датчиків положення РК ОRQ11S08 і ОRQ12S08 (контроль справності здійснюється по швидкості зміни вхідного сигналу більш 20%);

При відсутності приведених вище умов і різниці положень РК ОRQ11S05 і ОRQ12S05 більш 5% і включених обох регуляторах, команда додати (зменшити) видається на менш (більш) відкритий РК;

При включеному одному з регуляторів команди керування видаються тільки на відповідний РК. Регулятор тиску пари до доупарювача 0RQ11S08. Перелік і характеристики сигналів регулятора приведені в таблицях Всі аналогові сигнали поступають після первинних перетворювачів.

Таблиця 2.4. - Перелік і характеристики вхідних аналогових сигналів регулятора

Найменування	Позначення (Позиція)	Діапазон вимірювання	Клас точн. ПІП	Діапазон вимірювання в ед. электр. величини	Де формується
Тиск гріючої пари до доупарівателю 0TR40W02	RQ11P06B1	0…4 кг/см2	0,5	0…5мА	Датчик
Положення РК	0RQ11S08	0…100%	-	0…5мА	НИМ

Таблиця 2.5. - Перелік і характеристики вхідних дискретних сигналів регулятора

Найменування	Тип	Де формується	Джерело живлення сигналу
Команда перекладу регулятора 0RQ11S08 в режим «Дистанційно»	Сухий контакт (струм обтікання 33мА)	БРУ-32	ЦР-03
Команда перекладу регулятора 0RQ11S08 в режим «Автомат»	Сухий контакт (струм обтікання 33мА)	БРУ-32	ЦР-03

Таблиця 2.6. - Перелік і характеристики вихідних дискретних сигналів регулятора

Найменування	Тип	Куди поступає	Джерело живлення сигналу
Команда «Більше» на регулятор 0RQ11S08	0/24 В(40мА)	БРУ-32	ЦР-03
Команда «Менше» на регулятор 0RQ11S08	0/24 В(40мА)	БРУ-32	ЦР-03

Управляючий вплив: зміна тиску пару шляхом впливу на регулюючий клапан, встановлений на трубопроводі подачі пару до доупарювача

Регулятор рівня до доупарювача

Регулятор рівня рис. 2.4. в доупарювачі здійснює підтримку рівня в у всіх експлуатаційних режимах.

Задане значення 130 см.

Вхідні сигнали регулятора:

- рівень упарюваємої рідини в доупарювачі

- положення регулюючого клапана

- температура вторинного пару випарного апарату

- температура розчину в доупарювачі

Рис. 2.4. Схема функціональна і структурна регулятора рівня на доупарювач

Регулятор рівня в доупарювачах 0TR40S04, перелік і характеристики сигналів регулятора приведені в таблицях Всі аналогові сигнали поступають після первинних перетворювачів.

Таблиця 2.7. - Перелік і характеристики вхідних аналогових сигналів регулятора

Найменування	Позначення (Позиція)	Діапазон вимірювання	Клас точн. ПІП	Діапазон вимірювання в ед. электр. величини	Де формується
Рівень упарюваної рідини в доупарівателе 0TR40W01	TR40L15B1	0…160 см	0,5	0…5мА	Датчик
Температура вторинної пари ВА	TR40T17B1	(0…180) 0C	1	0…5мА	Датчик
Температура розчину в доупарівателе 0TR40W01	TR40T10B1	(0…180) 0C	1	0…5мА	Датчик
Положення РК	0TR40S04	0…100%	-	0…5мА	НИМ

Таблиця 2.8. Перелік і характеристики вхідних дискретних сигналів регулятора

Найменування	Тип	Де формується	Джерело живлення сигналу
Команда перекладу регулятора 0TR40S04 в режим «Дистанційно»	Сухий контакт (струм обтікання 33мА)	БРУ-32	ЦР-03
Команда перекладу регулятора 0TR40S04 в режим «Автомат»	Сухий контакт (струм обтікання 33мА)	БРУ-32	ЦР-03

Таблиця 2.9. Перелік і характеристики вихідних дискретних сигналів регулятора

Найменування	Тип	Куди поступає	Джерело живлення сигналу
Команда «Більше» на регулятор 0TR40S04	0/24 В(40мА)	БРУ-32	ЦР-03
Команда «Менше» на регулятор 0TR40S04	0/24 В(40мА)	БРУ-32	ЦР-03

Управляюча дія: зміна витрати упарюючої рідини, яка подається з випарного апарату, шляхом впливу на регулюючий клапан, встановлений на трубопроводі подачі упарюючої рідини перед доупарювачем.

2.2 Розробка функціональної схеми автоматизації

На основі технологічної карти параметрів та технологічної схеми автоматизації розробляється функціональна схема автоматизації.

Схема автоматизації повинна забезпечити всі вимоги і функції, які передбачені в технологічній карті.

Функціональна схема систем автоматизації технологічних процесів є документом, що показує функціональну і блокову структуру систем автоматизації технологічних процесів, а також оснащення об'єкта керування приладами і засобами автоматизації. На функціональній схемі дано спрощене зображення агрегатів, що підлягають автоматизації, а також приладів, засобів автоматизації і керування, які зображенні умовними позначеннями за діючими стандартами, а також лінії зв'язку між ними.

Функціональна схема автоматизації систем очистки води у другому контурі блоку №3 РАЕС (див. лист 1) складається з 4 контури регулювання та 6 контурів контролю. Сигнали з давачів подаються на модуль вхідних аналогових сигналів, після обробки та перетворення через модулі виводу аналогових сигналів сигнали керування подаються на виконавчі механізми.



Рис. 2.4.1

Схема автоматизації систем водоочистки в контурі 2 блоку №3 РАЕС передбачає:

1) 4 контури регулювання, індикації, реєстрації, сигналізації параметрів:

- автоматичного регулювання, індикації, реєстрації, сигналізації ступеня забруднення води на виході з випарного апарату;

- автоматичного регулювання, індикації, реєстрації, сигналізації забруднення води на вході в фільтри доочистки;

- автоматичного регулювання, індикації, реєстрації, сигналізації рівня в середині випарних апаратів;

- автоматичного регулювання, індикації, реєстрації, сигналізації забруднення води на виході з фільтрів доочистки.

2) 6 контурів індикації та реєстрації параметрів:

- контур індикації та реєстрації температури води на вході в випарний апарат;

- контур індикації та реєстрації витрати води на виході у випарний апарат;

- контур індикації та реєстрації витрати води на вході в фільтри доочистки;

- контур індикації та реєстрації тиску води на вході в фільтри доочистки;

- контур індикації та реєстрації висоти піни у випарному апараті;

- контур індикації та реєстрації температури в доупарювачі.

Контроль параметрів технологічного процесу

В процесі очищення води газу здійснюють контроль за такими параметрами: рівень води у випарному апараті, температура води на вході в випарний апарат, об'ємна витрата води в випарному апараті, об'ємна витрати води на вході в фільтри доочистки, тиску води на вході в фільтри доочистки, рівень піни у випарний апарат, температури у доупарювачі.

Для контролю за основними параметрами використовують прилад ЦР-03 (далі по тексту ЦР-03) призначений для роботи в складі програмно-технічного комплексу цифрового регулювання в системах автоматичного регулювання параметрів технологічних процесів АЕС, ТЕС й інших промислових підприємств.

Температура вимірюється за допомогою термометра термоелектричного ТХА-01719 із класом точності 1 і шкалою (0…400) ?С, далі сигнал поступає на нормуючий перетворювач ЕП-4700-01-АС із класом точності 0,5 і шкалою (0-400) ?С і вихідним сигналом (4-20) мА і далі на ІОС.

Вимір рівня в випарювальному апараті здійснюється за допомогою «Сапфір 22ДИ 2150» із класом точності 0,5 з вихідним сигналом (4 - 20) мА після яких сигнал по тиску надходить на БГРТ-ДПИ, далі на реєструючий прилад РП160-09 із класом точності 0,5 і шкалою (0…25) кгс/см², а також сигнал після БГРТ-ДПИ поступає на модуль вводу контролера і на ІОС.

очищення трапний атомний вода

Размещено на Allbest.ru

...