Водопідготовка на атомній електростанції

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ МЕТОДІВ ВИРОБНИЦТВА, ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ СИРОВИНИ ТА МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА

2. ПАРАМЕТРИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ

3. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА

4. МАТЕРІАЛЬНІ Й ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ ВИРОБНИЦТВА

5. ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ПРИЙНЯТОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ

6. КОМПАНУВАННЯ ОБЛАДНАННЯ

7. ВИКИДИ, ЩО ТВОРЮЮТЬСЯ ПРИ РОБОТІ ВИРОБНИЦТВА

8. ОХОРОНА ПРАЦІ

ВИСНОВОК

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ



ВСТУП

Атомна електростанція (АЕС) -- електростанція, в якій атомна (ядерна) енергія перетворюється в електричну. Генератором енергії на АЕС є атомний реактор. Тепло, яке виділяється в реакторі внаслідок ланцюгової реакції поділу ядер деяких важких елементів, потім так само, як і на звичайних теплових електростанціях (ТЕС), перетвориться в електроенергію. На відміну від теплоелектростанцій, що працюють на органічному паливі, АЕС працює на ядерному пальному (в основному 233 U, 235 U, 239 Pu)

Унаслідок роботи АЕС утворюються радіоактивні відходи та відпрацьоване ядерне паливо. Вони є небезпечними для людини й довкілля, для знешкодження вимагають переробки та тривалого зберігання.

Перспективи енергетичної промисловості [20]. Електроенергетика має великі перспективи розвитку та освоєння нових технологій. Світові запаси енергоресурсів оцінюються величиною 355 Q, де Q одиниця теплової енергії, рівна 2,52 * 1017 ккал або 3,6 * 1010 тон умовного палива (т у.п.), тобто палива з калорійністю 7000 ккал / кг. Так що запаси енергоресурсів становлять 12,8 * 1012 т у.п

Запорізька АЕС (ЗАЕС) -- атомна електростанція, розташована в степовій зоні на березі Каховського водосховища в Запорізькій області

України поруч із містом Енергодар. Це найбільша в Європі і 6 у світі атомна електростанція, вона складається з 6 атомних енергоблоків по 1 млн кВт кожний.

В даний час вода широко використовується в різних галузях промисловості в якості теплоносія, в тому числі і в атомній енергетиці. Але вона не може застосовуватися в теплоенергетичних установках без попередньої обробки, оскільки сучасні атомні електростанції (АЕС) в енергетичному циклі використовують воду високої якості. Устаткування сучасних АЕС експлуатується при високих теплових навантаженнях, що вимагає жорсткого обмеження товщини відкладень на поверхнях нагріву за умовами температурного режиму протягом топливної кампанії. Такі відкладення утворюються з домішок, що надходять в цикли електростанції, в тому числі і з додатковою водою, тому забезпечення високої якості водних теплоносіїв АЕС є найважливішим завданням. Використання водного теплоносія високої якості спростовує також рішення задач отримання чистого пару, мінімізації швидкостей корозії конструктивних матеріалів котлів, турбін і устаткування конденсатно-живильного тракту [2].

Для задоволення різноманітних вимог до якості води, що споживається при виробленні електричної і теплової енергії, виникає необхідність спеціальної фізико-хімічної обробки природної води. Ця вода є, по суті, вихідною сировиною, яке після належної обробки використовується в якості вихідної сировини на водопідготовчій установці, а також для інших цілей на АЕС. Додаткова вода, отримана на водопідготовчій установці після обробки з застосуванням фізико-хімічних методів очищення, направляється в контур для заповнення втрат пари і конденсату.

При експлуатації сучасного енергетичного обладнання АЕС використовуються різноманітні методи обробки води. Так, приготування додаткової води для різних контурів, що використовують тепло здійснюється зазвичай в дві основні стадії. На першій з них з природної води видаляються головним чином зважені домішки, на другий вода піддається очищення хімічним методом (пом'якшення, знесолення) [2].

Попереднє очищення здійснюється на основі методів, в результаті реалізації яких при дозуванні спеціальних реагентів деяких домішок виділяються у вигляді пластівців. Основними технологічними процесами попереднього очищення води є коагуляція (укрупнення) колоїдних домішок і вапнування, які зазвичай поєднуються в одному апараті - освітлювачі - в цілях поліпшення сумарного технологічного ефекту і зниження грошових витрат. Додаткове очищення води після освітлювача від грубодисперсних домішок проводиться фільтраційними методами, які також належать до попередньої очистки води.

Вода, що пройшла попереднє очищення, практично не містить в собі грубодисперсних домішок та в значній мірі звільнена від колоїдних [2].

Водо підготовка - це сукупність методів очищення води для промислових цілей. В залежності від потужності енергетичних установок, а також від складу вихідної води використовують освітлення, зм'якшення та деіонізація.



1. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ МЕТОДІВ ВИРОБНИЦТВА, ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ СИРОВИНИ ТА МЕТОДУ ВИРОБНИЦТВА

Атомні станції класифікуються за двома ознаками, по виду енергії яку вони випускають і за типом реакторів. Залежно від типу реактора визначається кількість виробленої енергії, рівень безпеки, а також те, яку саме сировину застосовують на станції.

За типом енергії, яку виробляють станції, вони діляться на два види:

Атомні електростанції. Їх основною функцією є вироблення електричної енергії.

Атомні теплоелектростанції. За рахунок встановлених там теплофікаційних установок, що використовують теплові втрати, які неминучі на станції, стає можливий нагрів мережної води. Таким чином, дані станції крім електроенергії виробляють теплову енергію.

Дослідивши безліч варіантів, вчені прийшли до висновку, що найбільш раціональними є три їх різновиди, які в даний час і застосовуються у всьому світі. Вони відрізняються за рядом ознак:

1. Використовуване паливо;

2. Застосовувані теплоносії;

3. Активні зони, експлуатовані для підтримки необхідної температури;

4. Тип сповільнювачів, що визначає зниження швидкості нейтронів, які виділяються при розпаді і так необхідні, для підтримки ланцюгової реакції.

Найпоширенішим типом, є реактор, що використовує як паливо збагачений уран. В якості теплоносія і сповільнювача тут використовується звичайна або легка вода.

Реактор першої на планеті АЕС, являв собою вельми розумну і життєздатну конструкцію, що і було доведено в ході багаторічної і бездоганної роботи станції. Серед його складових елементів виділяли:

1. бічний водний захист;

2. кожух кладки;

3. верхнє перекриття;

4. збірний колектор;

5. паливний канал;

6. верхню плиту;

7. графітову кладку;

8. нижню плиту;

9. розподільний колектор

Основним конструкційним матеріалом для оболонок ТВЕЛ і технологічних каналів була обрана нержавіюча сталь, на той момент, не було відомо про цирконієві сплави, які могли б, підходити за властивостями для роботи з температурою 300 ° С. Охолодження такого реактора здійснювалося водою, при цьому тиск під яким вона подавалася, становив 100 ат. При цьому виділявся пар з температурою 280 ° С, що є цілком помірним параметром. Канали ядерного реактора були сконструйовані таким чином, щоб була можливість їх повністю замінити. Це пов'язано з обмеженням ресурсу, яке зумовлене часом знаходження палива в зоні активності. Конструктори не знайшли підстав розраховувати на те, що конструкційні матеріали розташовані в зоні активності під опроміненням, зможуть виробити весь свій ресурс, а саме близько 30 років.

Що стосується конструкції ТВЕЛ, то було вирішено прийняти трубчастий варіант з одностороннім механізмом охолодження. Це зменшувало ймовірність того, що продукти поділу потраплять в контур у разі пошкодження ТВЕЛ. Для регуляції температури оболонки ТВЕЛ, застосували паливну композицію урано-молібденового сплаву, який мав вигляд крупки, диспергованої за допомогою тепловодної матриці. Оброблене таким чином ядерне пальне дозволило отримати високонадійні ТВЕЛ. які були здатні працювати при високих теплових навантаженнях.

Прикладом наступного витка розвитку мирних ядерних технологій може, послужити сумнозвісна Чорнобильська АЕС. На той момент технології, застосовані при її будівництві, вважалися найбільш передовими, а тип реактора найсучаснішим у світі. Мова йде про реактор РБМК - 1000.

Теплова потужність одного такого реактора досягала 3200 МВт, при цьому він обладнаний двома турбогенераторами, електрична потужність яких, досягає 500 МВт, таким чином, один енергоблок володіє електричною потужністю 1000 МВт. В якості палива для РБМК використовувалася збагачений двоокис урану. У початковому стані перед початком процесу одна тонна такого палива містить близько 20 кг пального, а саме урану - 235. При стаціонарному завантаженні двоокису урану в реактор маса речовини становить 180 т.

Але процес завантаження не представляє собою навал, в реактор поміщають тепловиділяючі елементи, ТВЕЛ. Власне, вони були трубками, для створення яких застосований цирконієвий сплав. В якості вмісту, в них містяться таблетки двоокису урану у циліндричній формі. У зоні активності реактора їх поміщають в тепловиділяючі збірки, кожна з яких об'єднує 18 ТВЕЛ. Таких збірок в подібному реакторі налічується до 1700 штук, і розміщуються вони в графітової кладці, де спеціально для цих цілей сконструйовані технологічні канали вертикальної форми. Саме в них відбувається циркуляція теплоносія, роль якого, в РМБК, виконує вода. Рух води відбувається при впливі циркуляційних насосів, яких налічується вісім штук. Реактор знаходиться всередині шахти, а графічна кладка знаходиться в циліндричному корпусі товщиною в 30мм. Опорою всього апарату є бетонна основа, під якою знаходиться басейн - барботер, який служить для локалізації аварії.

Запорізька АЕС є двоконтурною електростанцією. Схема АЕС включає в себе реактор типу ВВЕР-1000, 4 парогенератора і турбогенератор з системою регенеративного підігріву живильної води. Через активну зону реактора прокачується вода, що надходить температурою 280-290 0С і нагрівається до 310-320 0С. З реактора вода надходить трубопроводами в парогенератори, де, віддає своє тепло воді, що кипить на зовнішній поверхні труб, і далі циркуляційними насосами знову подається в реактор.

Хімічний цех є лінійним підрозділом, кінцевою метою діяльності якого є забезпечення справного стану та безпечної експлуатації обладнання відповідно до правил, норм і стандартів з безпеки експлуатації.
Призначення хімічного цеху - ефективне виробництво технологічних розчинів і середовищ для власних потреб АЕС з подальшим їх поверненням на переробку.

Хімічно знесолена вода є найчистішою з усієї води, що очищається на дільниці х. ХЗВ подається споживачам I і II контурів АЕС при заповненні обладнання технологічних систем після ремонту, для поповнення втрат води в процесі експлуатації і для використання на власні потреби ХВО, БОУ 1-6, СВО СК-1,2.

У класифікації водних потоків АЕС хімічно знесолену воду, що подається на енергоблоки, називають додатковою водою.
Вихідна вода прокачується через систему підігріву сирої води, де нагрівається до 30 ч 32 єС і надходить на освітлювачі. В освітлювачах сира вода проходить очищення методами вапнування і коагуляції, флокуляції, після чого самопливом направляється в проміжні баки. З проміжних баків пом'якшена вода насосами направляється на механічні фільтри [9].

2. ПАРАМЕТРИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ

Знесолення природної води здійснюється шляхом попередньої обробки води з метою видалення механічних домішок та очищення її методом іонного обміну.

Коагуляція води:

Для інтенсифікації процесів осадження грубодисперсних і колоїдних домішок до води додають коагулянт - реагент, який піддається у воді гідролізу з утворенням важкорозчинного з'єднання, що випадає у вигляді пластівців в осад.

При укрупненні пластівців під дією сил молекулярного тяжіння захоплюються грубодисперсні частинки міститься в оброблюваної воді суспензії і колоїди. Пластівці коагулянту разом із затриманою суспензією і колоїдами осаджуються; при цьому відбувається освітлення води.

Для колоїдних домішок природних вод характерний "минусовий" потенціал, тому для їх коагуляції застосовують коагулянти, продукти гідролізу яких мають "плюсовий" потенціал: Al(SO4)3, FeSO4, FeCl3, Fe2(SO4)3. При додаванні сірчанокислого алюмінію у воду, він дисоціює:

Al2(SO4)3 > 2Al3+ + 3SO42-

В результаті гідролізу утворюється малорозчинний Al(OH)3:

Al3+ + 3H2O > Al(OH)3 + 3H+

Утворені іони H+ знижують показник рН оброблюваної води.

Нейтралізація кислотності відбувається в результаті реакції іонів H+ з іонами HCO3-, що містяться в оброблюваній воді (карбонатна жорсткість):

H+ + HCO3- > CO2 + H2O

Процеси коагуляції здійснюються в освітлювачах, принцип роботи яких ґрунтується на організації контакту оброблюваної води з раніше випавшим із води осадом (шлаком) для інтенсифікації кристалізації і виділення з води суспензії та продуктів реакцій між тими що містяться у воді іонами і введеними у неї реагентами.

Для здійснення контакту оброблюваної води і раніше випавшему осаду, що служить каталізатором процесу виділення суспензії, в освітлювачах організується висхідний рух води через шар осаду.

Освітлювач вводиться в роботу, коли температура води досягне 33±1С.

Очищення води в механічних фільтрах:

Більш глибоке видалення завислих речовин з води досягається фільтруванням її через зернисту завантаження з інертних частинок невеликого розміру.

Фільтрування води через шар зернистого завантаження відбувається під дією різниці тисків на вході води в зернистий шар і на виході з нього, яка називається перепадом тисків на шарі

ДР:

ДP = f (V, м, dекв, Hповн),

Де

V - швидкість фільтрування;

м - в'язкість води;

dекв - еквівалентний діаметр фільтруючого завантаження;

Нповн - висота фільтруючого шару.

При включенні механічних фільтрів в роботу перші порції фільтрату скидаються в дренаж протягом 2 - 3 хвилин з витратою 50 - 70 м3/год.

Закінчення фільтрації визначається за зниження прозорості освітленої води менше 90 % або по досягненню перепаду тиску понад 0,1 МПа (1,0 кгс/см2). При досягненні параметрів виводу механічного фільтра з роботи, фільтр ставиться на відмивання. Відмивання закінчують, коли дві проби, відібрані з інтервалом 3-5 хвилин, не будуть містити видимої суспензії. При винесенні фільтруючого завантаження фільтр відключається і вводиться в ремонт.

Іонітне знесолення води:

Іоніти - практично нерозчинні високомолекулярні речовини, здатні до

реакцій іонного обміну.

Іонітне знесолення води- процес послідовного фільтрування оброблюваної води через шари катіоніту та аніоніту, під час якого містяться в оброблюваній воді катіони обмінюються на катіон Н+, що міститься в катіоніті, а що містяться в оброблюваній воді аніони обмінюються на аніони OH-, CO3-2, HCO3-, що містяться в аніоніті і утворюють з катіоном H+ воду або вільну вуглекислоту. Глибоке знесолення води передбачає два ступеня H - OH - іонування води (двоступеневе катіонування і двоступеневе аніонування води з проміжною декарбонізацією).

3. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА

У галузевому нормативному документі "Водно-хімічний режим другого контура атомних електростанцій з реакторами типу ВВЭР. Технічні вимоги до якості робочого середовища другого контура" визначені наступні вимоги до систем забезпечення водно-хімічного режиму другого контура - системи забезпечення ВХР повинні забезпечувати якість робочого середовища другого контура згідно зі встановленими нормами.

До систем забезпечення ВХР відносяться:

-система ХВО;

-системи конденсації і дегазації;

-система очищення турбінного конденсату;

-система продування і очищення продувальної води ПГ;

-система введення добавок, що коригують.

Система ХВО

При експлуатації енергоблоків є внутрішньостанційні втрати пари і конденсату, які заповнюються додатковою водою.

Вимоги до якості додаткової води, а так само продуктивність водопідготовчих установок електростанцій визначаються водними балансами і умовами використання води, прагненням запобігти протіканню процесів, що порушують нормальну роботу теплоенергетичного устаткування.

Міра очищення додаткової води обумовлюється строгим нормуванням одного або декількох показників.

До основних вимог що пред'являється до химводоочистке(ХВО) в галузевому нормативному документі "Водно-хімічний режим другого контура атомних електростанцій з реакторами типу ВВЕР. Створюваний запас хімічно знесоленої води повинен повністю забезпечувати потребу післемонтажних і передпускових промивань КПТ енергоблока, що пускається, і заповнення другого контура енергоблока водою перед пуском.

Якість ХЗВ, ХВО, що виробляється, повинна відповідати наступним вимогам:

-питома електрична провідність проби не більше 0,3 мкСм/см;

-масова концентрація заліза не більше 20 мкг/дм3;

-масова концентрація кремнекислоти не більше 20 мкг/дм3;

-масова концентрація загального органічного вуглецю не більше 300 мкг/дм3.

Для ХЗВ що подається на енергоблоки в якості підживильної води питома електрична провідність має бути не більше 1,2 мкСм/см.

Компоненти системи і маршрути потоків середовищ показані на схемі хімводоочистки (рисунок 1).

Система попереднього очищення додаткової води призначена для отримання освітленої(зм'якшеною) води, яка надалі спрямовується :

- в систему знесолювання для приготування хімічно знесоленої води

- в систему підживлення тепломережі для приготування води підживлення тепломережі;

- в систему реагентного господарства для приготування розчинів вапна, флокулянта. Цією установкою передбачається утилізація:

- промивальних вод механічних фільтрів

- розпушуючих вод іонітних фільтрів системи знесолювання

- продувальної води освітлювачів

- обезмасленних вод з установки "Кристал", ОСЗЗС



Рисунок 1 Компоненти системи і маршрути потоків середовищ

Освітлювач є циліндричною зварною посудиною, встановленою вертикально, забезпеченою технологічними штуцерами; і що складається з наступних основних вузлів:

- повітрявідокремлювач

- внутрішньокорпусних пристроїв

- шламоушільнювач

- корпуси освітлювача.

Сира вода поступає у повітрявідокремлювач, де звільняється від бульбашок повітря. Потім по опускній трубі через сопловий пристрій вода потрапляє в нижню частину освітлювача - змішувач. Завдяки тому, що патрубок введення розташований тангенціально, створюється обертальний рух води, сприяючий перемішуванню води з реагентами. У змішувач підводяться реагенти: насичений розчин вапна, коагулянт, флокулянт.

Потік води разом з продуктами взаємодії, піднімаючись вгору, проходить через заспокійливу зону освітлювача в циліндричну частину освітлювача, де швидкість висхідного потоку поступово знижується, гаситься обертальний рух. У цій зоні відбуваються основні хімічні реакції з виділенням осаду. Кристали осаду укрупнюються, утворюють пластівці шламу. Великі пластівці під дією сили тяжіння і під тиском висхідного потоку води залишаються в зваженому стані, утворюючи шламовий фільтр.

Верхня межа зваженого шару шламу встановлюється на рівні шламоприемних вікон. Надлишок шламу, що безперервно утворюється в освітлювачі, поступає через шламоприемні вікна в шламоушільнювач. Разом з шламом в шламоушільнювач поступає до 20% води від продуктивності освітлювача. Ущільнений шлам видаляється з шламоушільнювач з безперервним продуванням в приямок під освітлювачів або у бак шламових вод, а вода з шламоушільнювач через відсічення відводиться в приймальну кишеню освітлювача.

Основний потік (80% продуктивності освітлювача) оброблюваної води проходить через зону освітлення, поступає на верхні горизонтальні грати, призначені для рівномірного розподілу води по перерізу освітлювача. Далі зм'якшена вода переливається в жолоб через численні отвори, наявні в його бічних стінках, з кільцевого жолоба через приймальну кишеню зливається самопливно в проміжні баки.

Грубодисперсні частки з великою щільністю(пісок, глина і інші), великі кристали осаду, що утворився, осідають в нижній частині змішувача (грязевику). Звільнення грязевика освітлювача від цієї частини шламу робиться шляхом періодичних продувань.

Шлам, що виводиться з освітлювача за допомогою безперервної і періодичної продувань у баки шламових вод, надалі відкачується насосами на шламонакопичувач.

Фільтр механічний двокамерний призначений для очищення зм'якшеної води методом фільтрації від грубодисперсних часток і отримання кінцевого продукту системи UC - освітленої(зм'якшеною) води.

Двокамерний МФ є сталевою вертикальною циліндричною посудиною з сферичними днищами. Фільтр розділений на дві камери плоским розділовим днищем. Для вирівнювання тиску в камерах фільтру передбачені перепускні анкерні труби, що мають отвори у верхній частині камери. У кожній камері розташовані верхнє і нижнє розподільні пристрої, призначені для рівномірного розподілу потоків води, що відводиться і підводиться. В якості матеріалу, що фільтрує, в МФ застосовується малозольний термостійкий, подрібнений антрацит марки АС з фракцією від 0,6 до1, 4 мм.

Проміжні баки призначені для створення запасу зм'якшеної води, забезпечення регулювання продуктивності механічних фільтрів, не змінюючи навантаження освітлювача, забезпечення нормальної роботи насосів зм'якшеної води.

Насоси зм'якшеної води призначені для прокачування зм'якшеної води через механічні фільтри і перший ступінь іонітних фільтрів системи знесолювання, подання зм'якшеної води на власні потреби ХВО.

Насоси промивання механічних фільтрів призначені для розпушування і промивання матеріалу, що фільтрує, в механічних фільтрах.

Вузол дозування розчинів коагулянта і флокулянта.

Вузол приготування і дозування коагулянта складається з баків мірників коагулянта і насосів-дозаторів коагулянта.

Вузол приготування і дозування флокулянта складається з баків мірників флокулянта і насосів-дозаторів флокулянта.

Баки-мірники коагулянта і флокулянта призначаються для приготування і створення запасу робочих розчинів коагулянта, флокулянта.

Насоси-дозатори призначаються для дозування розчинів химреагентов в освітлювачів пропорційно залежно від уставки дозування і від продуктивності освітлювача.

Бак збору відмивальних вод механічних фільтрів призначений для збору промивальних вод механічних фільтрів, розпушуючих вод фільтрів системи знесолювання, обезмасленних вод з установок "Кристал" і ОС ЗЗС, а також для забезпечення нормальної роботи насосів.

Баки шламових вод призначені для збору шламу, що відводиться з освітлювача і забезпечення нормальної роботи насосів відкачування шламових вод на шламонакопичувач.

Насоси повернення промивальних вод призначені для відкачування вод з в освітлювачів. знесолення іонний викид виробництво

Насоси відкачування шламу призначені для відкачування шламу з баків шламових вод на шламонакопичувач.

Насоси повернення освітленої води з баків шламових вод призначені для відкачування шламових вод в освітлювачів.

Засоби вимірювальної техніки(ЗВТ) використовувані при експлуатації системи попереднього очищення додаткової води UC мають бути відкалібровані і мати діюче клеймо про калібрування в установленому порядку.

4. МАТЕРІАЛЬНІ Й ТЕПЛОВІ РОЗРАХУНКИ ВИРОБНИЦТВА

Продуктивність ОН-аніонітного фільтра 1 ступеня становить у= 140 м / ч,

Діаметр стандартного фільтра д = 3,0 м, приймаємо з довідкової літератури [2].

Тип завантаженого іоніту АВ =17.

1. Загальна необхідна площа для фільтрування складає



F = у /щ =140/20 = 7 м 2

де у =140 продуктивність ВПУ м3/ч, щ =20 м/ч швидкість фільтрування приймаємо з довідкової літератури.

2 .Кількість однотипних фільтрів визначаеться як:

n = F /f =7/3,1=2,25 = 3шт.+1реген.

де f=3,1 м2 площу фільтру приймаємо з довідкової літератури.

3. Міжрегенераційний період:

Т+фрег=(f*h*n*E)/(С*у)=(3,1*2,5*3*800)/(140*3,48)=38,1ч.

де h =2,5м, висота слою іоніту в фільтрі.

у=140 потужність.

Е=800 г-экв/м3 загальна обмінна ємність іоніту АВ-17

F=3,1м2 площа фільтру.

4.Добова кількість регенерацій

M=(24n)( Т+фрег)=(24*3)/38,1=1,88 регенерацій на добу.

N=3 кількість фільтрів.

5. Витрата води на розпушення фільтру, мі

Vрозпуш=( f * б *фрозпуш*60)/ 1000= (3,1*3*3*60)/1.000=1,67 мі

де f=3,1 мІ приймаємо з довідкової літератури.

б =3 кг/ [с *мІ ] із довідкової літератури [2].

фвзр =3 хв. Для іоніту АВ-17

6. Витрата 100 %-нога реагенту на одну регенерацію складе, т

gр=(f*h*Е*в)/106=(3,1*2,5*800*50)/106=0,31т.

где f=3,1 мІ

h=2,5 м приймаємо з довідкової літератури

Е=800 г-экв/м3

находим по монограмі

в=50 г/г-экв. приймаємо з довідкової літератури [2].

7. Витрата види на приготування регенераційного розчину, м3

Vр =gр 100/Ср=(0,31 100)/4=0,46 м3

Ср- 4% Концентрація регенераційного розчину із довідкової літератури [2].



8. Витрата води на одну відмивку складе:

Vотм=f*h*ботм= 3,1*2,5* 8=62м3

где h=2,5 м висота робочого слою

ботм=8 м3/м3 . приймаємо з довідкової літератури

f=3,1 м

9. Сумарна витрата води на власні потреби складає:

Vсум= Vвзр+Vотм+Vр=1,67+7,75+62=71,42, мі

10. Часова витрата на власні потреби:

Gс.н.=(Vсум*m)/24 =(71,42*1,88)/24=5,59 м3/ч

де m=1,88 рег.доб.

Vсум - сумарна витрата води на власні потреби.

5. ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ПРИЙНЯТОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ

Для виготовлення корпусів іонітних фільтрів застосовують звичайно вуглецеву сталь, що легко піддається корозії при контакті з водними розчинами водопіготовчої установки і вологим повітрям.

Від атмосферної корозії зовнішню поверхню корпусу захищають за допомогою традиційних лакофарних покриттів.

Необхідність нанесення на внутрішні поверхні апарату міцних антикорозійних покриттів диктується вимогою продовження терміну служби не стільки самого апарату, скільки іонообмінних матеріалів. Для захисту внутрішньої поверхні корпусу застосовують гумування, обклеювання поліхлорвініловим пластиком і бакелітових лаків.

Термін служби лакових покриттів приблизно 4 - 5 років.

Корпус фільтру ФОВ-2К-3,4-0,6 циліндричний, зварений із листової сталі з привареними еліптичними штампованими днищами, з глухою плоскою між камерною перегородкою.

Тип пристрою нижнього збірно-розподільчого - УДР-Н-3400-Б за ТУ У 29.2-22161169-003:2006 з крученим фільтруючим елементом типу «промінь» ФЭЛВ, величина щілинного зазору 0,2±0,05мм за ТУ У 29.2-22161169-004:2006.

Матеріал дренажного збірно-розподільчого пристрою та фільтруючих елементів - нержавіюча сталь 12Х8Н10Т.

Матеріал кріплення: нержавіюча сталь 12Х8Н10Т

6. КОМПАНУВАННЯ ОБЛАДНАННЯ

Компоненти та маршрути потоків середовищ системи знесолення води. [7].

В якості вихідної води системи знесолення є пом'якшена і освітлена вода після системи попереднього очищення (0UC), а також очищений конденсат після автономної знесолювальної установки (0UP).

Приготування хімзнесоленої води в межах системи 0UA здійснюється за допомогою послідовного пропуску води через три ступені очищення (рисунок 1.5.):

1) часткове знесолення води на передключеному Н + -катіонітовому фільтрі (НПР), Н+ -катіонітовому фільтрі 1 ступеня (Н1), аніонітових фільтрі 1 ступеня (А1);

2) знесолення води на Н+ -катіонітовом фільтрі 2 ступені (Н2), аніонів-товом фільтрі 2 ступені (А2);

3) глибоке знесолення на фільтрі змішаної дії (ФСД).

Вода після першого ступеня знесолення надходить в бак частково знесоленої води (БЧЗВ), звідки насосами частково знесоленої води (НЧЗВ) подається для подальшого очищення на 2 і 3 ступені.

Щоб не допустити потрапляння іонообмінних матеріалів в технологічний тракт в разі виходу з ладу нижнього розподільного пристрою ФСД після фільтра встановлена ??пастка іонітних матеріалів.

По одному елементу обладнання 1 і 2 ступенів об'єднуються між собою в один ланцюжок фільтрів і разом з БЧЗВ і НЧЗВ називаються ланцюжком знесолення. Іноді ланцюжок знесолення називають «блоком фільтрів» (БФ).

Завантаження фільтрів системи знесолення води наступна:

- слабо кислотний катіоніт - в НПР;

- сильно кислотний катіоніт - в Н1 і Н2;

- низько лужний аніоніт - в А1;

- високо лужний аніоніт - в А2;

- суміш сильно кислотного катіоніту і високо лужного аніоніту - в ФСД.

Тим самим очищення води від іонних домішок на різних фільтрах здійснювається селективно, тобто вибірково. А саме, слабо кислотний катіоніт поглинає тільки многовалентні іони Ca2+, Mg2+ +, Cu2+ +, Fe3+ сильно кислотний катиіоніт - вже всі катіони, як многовалентні, так і одновалентні. Низько лужний аніоніт поглинає тільки іони сильних кислот: SO42- , Cl-, NO3- , високо лужний аніоніт - вже все аніони, як іони сильних кислот, так і слабких кислот (HCO3- , HSiO3- ).

Суміш сильно кислотного катіоніта і високо лужного аніоніта ФСД на заключній фазі очищення забезпечує глибоку ступінь знесолення води.

У БШВ-1 відбувається поділ робочого середовища на дві фази:

- освітлену воду, яка через трубопровід переливу надходить в БШВ-2 і далі повертається в освітлювач;

- шлам, який за допомогою насоса шламових вод видаляється на шламонакопичувач

Пом'якшена вода з проміжного бака (БП) насосом прокачується через механічний фільтр (МФ), де відбувається її очищення від грубодисперсних домішок.

Кількість обладнання для виробництва хімічно знесоленої води наступне (малюнок 2):

- п'ять паралельних ланцюжків знесолення;

- чотири паралельних фільтра змішаної дії;

- чотири паралельних пастки іонітних матеріалів;

- одна загальна пастка іонітних матеріалів.

Очищена після всіх фільтрів вода (рисунок 3) надходить на всмоктування насосів хімічно знесоленої води (НХЗВ) для подачі споживачам. При величині витрати ХОВ до споживачів менш ніж продуктивність системи 0UA на поточний момент, відбувається одночасне заповнення і баків запасу знесоленої води (БЗК). Подача ХОВ споживачам здійснюється за двома колекторами: нитці «1» і нитці «2».

Малюнок 1 - Компоненти і маршрути потоків середовищ вузла знесолення води



Малюнок 2 - Принципова схема вузла знесолення води

Малюнок 3 - Компоненти і маршрути потоків середовищ вузла запасу і подачі ХОВ споживачам

В процесі роботи іоніти насичуються відповідними іонними домішками. Для відновлення обмінної ємності катіонітів (аніонітов) через них пропускають регенераційні розчин сірчаної кислоти (їдкого натру). Регенерація іонітів іонообмінних фільтрів здійснюється всередині цих фільтрів, регенерація іонітів ФСД - в спеціальному апараті, який називається фільтром-регенератором. Тому перед регенерацією ФСД іоніти з фільтра транспортують в фільтр-регенератор, після закінчення регенерації повертають їх з фільтра-регенератора знову в ФСД.

Устаткування для здійснення технологічної операції по регенерації іонітів даної системи знаходиться на вузлі регенерації (рисунок 4).

Вузол регенерації включає в себе:

- насоси хімзнесоленої води на власні потреби катіонітових фільтрів (НВПК);

- насоси хімзнесоленої води на власні потреби аніонітових фільтрів (НВПА);

- баки-мірники кислоти (БМК);

- баки-мірники лугу (БМЩ);

- ежектори кислоти (ЕК);

- ежектори лугу (ЕЩ);

- фільтр-регенератор (ФР).

Умовно рух потоків робочих середовищ даного вузла при проведенні технологічної операції регенерації можна розбити на три стадії:

1) на першій стадії від насосів хімзнесоленої води на власні потреби налаштовується витрата води через іонообмінні фільтри (зустрічні потоки води через ФР) зі скиданням води в баки-нейтралізатори системи 0UG;

2) на другій стадії, при створенні розрядження в ежекторі, починається подача невеликої кількості концентрованого реагенту з баків-мірників, щоб після його змішування з водою після ежектора була необхідна концентрація;

3) на третій стадії після пропуску заданої кількості реагенту подача кислоти і лугу припиняється, і іоніти відмиваються від залишків реагентів водою від насосів хімзнесолнеої води на власні потреби [7].

7. ВИКИДИ, ЩО ТВОРЮЮТЬСЯ ПРИ РОБОТІ ВИРОБНИЦТВА

Забруднення середовища - складний процес, пов'язаний з діяльністю людини. Воно чуже природним екосистемам і, накопичуючись в них, порушує процесикругообігу речовин і енергії, знижує їх продуктивність, негативно впливає на здоров'я людей.

Забруднення - зміна природного середовища (атмосфери, води) у результаті наявності в ній домішок. При цьому розрізняють забруднення: антропогенні - викликані діяльністю людини і природні - викликані природними процесами.

До числа особливих видів антропогенного впливу на біосферу відносяться: забруднення середовища небезпечними відходами. У більшості випадків забруднення - це відходи різних виробництв, що з'являються поряд з готовою продукцією в результаті переробки природних ресурсівпаливних, сировинних, кисню повітря, води і т. д. Відходи виробництва розглядати як продукти своєрідного «обміну речовин» між індустріально розвинутим суспільством і природою, як своєрідні «екскременти виробництва». Промислові забруднення діляться на:

-Механічні (запилення атмосфери, тверді частки, і різноманітні предмети у воді та грунті);

-Хімічні (газоподібні, рідкі та тверді хімічні сполуки і елементи, які потрапляють в атмосферу і гідросферу і вступають у взаємодію з навколишнім середовищем);

-Фізичні (всі види енергії як відходи різноманітних виробництв, теплової, механічної, в тому числі вібрація, шум, ультразвук. Так, для хімічної промисловості характерні токсичні відходи, а для машинобудування - у великій мірі відходи хімічно інертні (СО 2, абразиви і т . д.).

Важливо те, що абсолютно нешкідливих відходів не існує (CO 2 знижує в повітрі відносний вміст О 2, а абразивний пил, потрапляючи на слизові оболонки очей і верх дихальні шляхи може призвести до захворювань). Саме тому шкідливі речовини ототожнюються з поняттям « токсичної речовини» навіть при відсутності власне отруйних властивостей.

Надаючи негативний вплив на навколишнє середовище, забруднення, у свою чергу, можуть піддаватися певному впливу навколишнього середовища.

Таким чином, по впливу з боку впливу на навколишнє середовище, забруднення поділяються на:

-Стійкі (неруйнуюче);

-Нестійкі, руйновані під дією природних хіміко-біологічних процесів.

Класифікацію викидів шкідливих речовин в атмосферу встановлює ГОСТ17.2.1.01-76.

В основу класифікації матеріальних забруднень прийняті: середовище поширення - (атмосфера, гідро-, літосфера), їх агрегатний стан (газоподібне, рідке, тверде), застосовувані методи знешкодження, а також ступінь токсичності викидів. Ці викиди в залежності від складу шкідливих речовин класифікуються за агрегатним станом цих речовин і з масового викиду, тобто масою речовин, що викидаються в одиницю часу (тонн / добу).

За хімічним складом викиди поділяються на групи: залежно від різних частинок - на підгрупи.

В умовах промислового виробництва важливе значення з точки зору забруднення навколишнього середовища мають частинки пилу - зважені в повітрі частки твердих речовин. Газ або повітря, в яких невизначено довгий час перебуває у зваженому стані пил або крапельки рідини, називаються аерозолями.

Фізико-хімічні властивості промислового пилу залежать, в основному, природи, тобто матеріалу або речовини, з якого вона утворилася, а також механізму її утворення (роздрібнення, випаровування, згоряння і т. п.).

Промислові пилу утворюються (в залежності від механізму утворення:

- У процесах дроблення і стирання (аерозолі дезінтеграції);

- Випаровування з наступною конденсацією у тверді частинки (аерозолі конденсації);

- Горіння з утворенням твердих частинок продуктів неповного згоряння палива (дими).

Механізм утворення пилу впливає, в основному, на її дисперсний склад і визначається розміром частинок.

Аерозолі у більшості полідисперсних, тобто містять частки різного розміру. Виняток становлять возгони - пилу, що утворюються в газах в результаті конденсації парів речовин і в процесі хімічних реакцій газоподібних компонентів. Це Монодисперсні системи з розміром частинок <1 мкм.

Рідкі викиди в атмосферу (тумани) - це аерозолі, утворені дрібними крапельками розпорошених рідин (кислот, масел та ін.)

Газоподібні (пароподібні) викиди, тобто забруднюють атмосферу речовини - це аерозолі у вигляді домішок газів або парів, мають дисперсністю, що досягла молекулярного рівня. Газоподібні забруднення - SO 2, CO, NO і ін утворюються найчастіше в процесі горіння. Пароподібні домішки (наприклад, вуглеводні) - в результаті процесу випаровування. Проте ці відмінності (газ-пар) певною мірою умовні. Основними фізико-хімічними характеристиками газоподібних забруднень є хімічний склад і щільність, а для пари - також їх летючість (тобто швидкість випаровування при даній температурі); пружність або тиск пари (тобто межа насичення ним повітря при певній температурі).

Теплоелектростанції і підприємства чорної металургії, дають більше половини всіх забруднень атмосфери. Слід пам'ятати, що викиди підприємств хімічної промисловості сильно концентровані і вельми агресивні.

У промисловості отримують і використовують різні речовини з самими різноманітними фізичними і хімічними властивостями, тому й викиди в атмосферу за своїм хімічним складом відрізняються.

Все ж таки з усіх викидів за обсягом і принесеному шкоди слід виділити такі речовини: сірчистий газ SO 2 (він же сірчистий ангідрид або двоокис сірки), оксиди азоту, вуглецю СО (чадний газ), нафтові гази, летючі розчинники (ароматичні вуглеводні, спирти, ефіри, галогенопохідні вуглеводнів, кетони та ін), а також пиловиділення.

Важливу роль в локальних забрудненнях атмосфери грають аерозолі штучного походження. На першому місці тут знаходиться промисловість будівельних матеріалів, і в першу чергу, - виробництво цементу. Цементні заводи викидають в атмосферу до 3% своєї продукції. Велика кількість пилу утворюється також при виробництві чорних і кольорових металів.

Що стосується пилу, то найбільшу кількість її викидається в атмосферу тепловими електростанціями, які використовують переважно місцеві низькосортне вугілля, при згорянні виділяють значну кількість золи і сірчистих сполук. Спалюються вони в пилоподібному стані, викидаючи багато золи і димовими газами в атмосферу, осідає потім у вигляді кіптяви.

За кількісним та якісним складом шкідливих викидів промислове виробництво можна розділити на чотири групи:

- Виробництва, що викидають в атмосферу умовно чисті технологічні та вентиляційні викиди з вмістом шкідливих речовин, що не перевищують гранично допустимі концентрації;

- Виробництва, що викидають в атмосферу неприємно пахнуть гази;

- Виробництва із значними викидами газу, що містить нетоксичні або інертні гази;

- Виробництва, що викидають в атмосферу токсичні і канцерогенні речовини.

До першої групи належать, наприклад, цеху з технологічними печами, що працюють на природному газі і малосірчисте мазуті; до другої - виробництво азотної кислоти з каталітичної очищенням; до третьої - цеху з дробильно-помольних обладнанням, сушильними барабанами, збагачувальні фабрики; до четвертої - хімічні і нафтохімічні виробництва (виробництво поліетилену, фенолу, поліамідних і фенолформальдегідних смол, фталіевий ангідриту, сірчаної та соляної кислоти, стиролу, карбаміду, гербіцидів, аміаку, ацетилену і т. д.).

З викладеного зрозуміло, що антропогенний вплив на атмосферу дедалі зростає і загрожує глобальними наслідками для майбутніх поколінь, що ставить перед наукою і технікою серйозні інженерні завдання щодо їх попередження, в умовах Донбасу спостерігаються всі види перерахованих забруднень.



8. ОХОРОНА ПРАЦІ

Охорона праці - найважливіша державна задача, так як в її основі лежить турбота про здоров'я і життя людей. Значимість цієї функції держави підтверджується прийнятим і чинним у нашій країні «Законом про охорону праці», прийнятий 21.11.2004р. Верховною Радою Украйни . Згідно з цим законом в Україні створена служба комітеті Державного нагляду з охорони праці.[21]

Характеристика небезпечних і шкідливих виробничих факторів на робочому місці АХВО ЕС [11].

При виконанні робіт на АХВО діють наступні шкідливі і небезпечні виробничі фактори:

- шкідливі хімічні речовини;

- підвищена температура повітря робочої зони;

- підвищений рівень шуму на робочому місці;

- відсутність або нестача природного світла;

- недостатня освітленість робочої зони;

- підвищений рівень вібрації;

- підвищене значення напруги в електричному ланцюзі, замикання якого може відбутися через тіло людини;

- рухомі машини і механізми.

8.2 Перелік шкідливих хімічних речовин на робочому місці АХВО:

- залізний купорос (коагулянт) (FeS04);

- вапно будівельне СаО, Са (ОН)2;

- їдкий натр (луг) - NaOH;

- сірчана кислота (H2SO4);

- азотна кислота (HNO3);

- гідразин-гідрат (N2H4OH);

- аміак водний (NH4OH);

- флокулянт.

На всіх ємностях, баках, в яких зберігаються хімічні реагенти, повинна бути нанесена попереджувальна маркування відповідно до ДСТУ ГОСТ 31340: 2009.

Попереджувальна маркування повинно містити:

- ідентифікаційні дані хімічної продукції (найменування та позначення продукції, включаючи торговельну назву, дані про склад продукції та інші дані, що дозволяють однозначно відрізнити конкретну хімічну продукцію від іншої хімічної продукції, що звертається на ринку);

- відомості про організацію (особі) - виробника або постачальника, включаючи контактні дані для екстрених звернень;

- опис небезпеки (обов'язковими елементами опису небезпеки в попереджувальної маркування є: знак небезпеки, сигнальне слово, коротка характеристика небезпеки);

- заходи щодо попередження небезпеки;

- реквізити партії продукції;

- вказівку про те, що більш повна інформація щодо безпечного поводження хімічної продукції знаходиться в паспорті безпеки [11].

Вимоги до нанесення маркування.

Попереджувальне маркування слід виділяти серед іншої інформації, що супроводжує продукцію. Попереджувальна маркування повинна бути чіткою і розбірливою, стійкої до впливу хімічних речовин, кліматичних факторів, зберігатися протягом всього терміну зберігання і використання хімічної продукції. Маркування може бути нанесена на етикетку або безпосередньо на упаковку [11].

Елементи опису небезпеки (знак небезпеки, сигнальне слово і коротка характеристика небезпеки) повинні бути розташовані на маркуванні разом.



ВИСНОВОК

В даному курсовому проекті розглянуті питання водопідготовки на атомній електростанції (АЕС). Відзначені особливості роботи власне АЕС та їх обладнання, організації і контролю водного режиму. Представлені методи і вибір обробки води.

Визначено головні матеріальні потоки та енергетичні показники для прийнятої технологічної схеми виробництва.

Вибране основне технологічне обладнання. Прийнято конструкцію основного апарату - іонітного фільтру. Проведені технологічні та конструктивні розрахунки на підставі розрахунку матеріальних та енергетичних показників установки.



СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Под ред. Ю. И. Дытнерского. - М.: Химия, 1983. - 272 с., ил.

2. Водоподготовка для АЭС. Проектирование и расчет водоподготовительной установки: учебное пособие / В.А. Карелин; Томский политехнический университет. ? Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 98 с.

3. Характеристика и краткое описание установок ОП ЗАЭС

4. Стерман Л.С., Покровский В.Н. - Физические и химические методы обработки воды на ТЭС (1991)

5. Учеб. пособие / Э. П. Гужулев, В. В. Шалай, В. И. Гриценко, М. А. Таран. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. - 384 с.

6. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. [Текст ]- Введ. с1977.01.01.-М.: Изд-во стандартов, 1984.-5 с.

7. Правила пожарной безопасности в Украине от 19.10.2004.

8. ГОСТ 15615-79. Иониты. Методы определения содержания иона хлора

9. ГОСТ 20301-74. Смолы ионообменные. Аниониты. Технические условия

10. ГОСТ 20255.1-89. Иониты. Метод определения статической обменной емкости

11. Барбашев С.В., Зибницкий Р.Г., Шимчев С.А. Б 24 Мир атомной энергии / Под ред. канд. физико-математических наук Барбашева С.В. - Запорожье: Дикое Поле, 2007. - 112 с., илл.

12. «Закон про охорону праці», прийнятий 21.11.2004р. Верховною Радою Украйни.

Размещено на Allbest.ru

...