Система очистки трапных вод СВО-3

К системам переработки первичных ЖРО (трапные воды и воды спецпрачечных) на Запорожской АЭС относятся системы СВО-3 и СВО-7. В состав этих систем входят по две выпарных установки на каждом из спецкорпусов 1, 2. Системы по переработке трапных вод на спецкорпусах 1, 2 имеют между собой технологическую связь, с помощью которой имеется возможность перекачки трапных вод со спецкорпуса 1 на спецкорпус 2 и наоборот. Концентрированные солевые растворы (кубовые остатки), образованные в результате переработки первичных ЖРО, направляются в систему хранилищ ЖРО для временного хранения. Из ХЖО кубовый остаток направляется на установку глубокого упаривания УГУ-1-500 для отверждения.

Общая схема поступления первичных жидких радиоактивных отходов и схема обращения с жидкими радиоактивными отходами на Запорожской АЭС представлены на рисунках 1.1 и 1.2 соответственно.

 

 

Рисунок 1.1 Общая схема поступления первичных ЖРО

Рисунок 1.2 Общая схема обращения с ЖРО

Система очистки трапных вод СВО-3

Система предназначена для очистки трапных вод от радиоактивных загрязнений, механических и химических примесей с целью уменьшения объема радиоактивных отходов (РАО), подлежащих длительному хранению, и повторного использования в технологическом цикле АЭС очищенной воды.

Трапные воды из реакторных отделений (РО) энергоблоков и спецкорпуса по системе спецканализации поступают в бак-отстойник, где происходит осаждение шламов. Отстоявшаяся вода по линии перелива попадает в бак декантата, откуда насосами подаётся на механические фильтры предочистки, а затем в баки трапных вод (БТВ). Из БТВ вода насосами подаётся на выпарные установки. Конденсат, образующийся в результате упаривания трапных вод, охлаждается и очищается от газов в конденсаторе-дегазаторе, очищается от механических примесей на механических фильтрах, очищается от химических и радиоактивных примесей на системе ионитных фильтров и после радиационного контроля направляется в баки собственных нужд реакторных отделений энергоблоков и спецкорпусов для повторного использования или сбрасывается в брызгальные бассейны.

Таким образом, в технологической схеме установки СВО-3 представлены практически все применяемые на Запорожской АЭС методы очистки ЖРО: отстаивание, фильтрация от механических примесей, выпаривание (дистилляция), конденсация образующегося в результате выпаривания вторичного пара, его дегазация, ионообменная фильтрация полученного дистиллята.

Прием и предварительная очистка трапных вод.

При нормальной схеме работы установки СВО - 3 прием трапных вод из бака-приямка спецкорпуса и баков-приямков реакторных отделений производится в бак-отстойник.

В баке-отстойнике происходит осветление воды за счет оседания механических примесей, несмотря на то, что может происходить одновременно постоянный прием и перелив воды.

В отстойнике независимо от постоянного слива и перелива происходит выделение основных механических примесей. Это объясняется тем, что скорость движения воды из-за большой площади сечения в отстойнике резко уменьшается, в результате чего частицы оседают на дно под действием силы тяжести. При этом в осветленной воде снижается содержание радиоактивных веществ, которые сорбируются на поверхности оседающих частиц. В случае невозможности приема трапных вод на бак - отстойник из приямка, они направляются через фильтры предочистки на баки трапных вод. При нормальной схеме из бака - отстойника вода через перелив поступает в бак декантата.

Бак декантата необходим для того, чтобы могли устойчиво работать насосы, подающие воду в баки трапных вод. Из бака - декантата трапная вода насосами через фильтры предочистки перекачивается в трапные баки. Включение и отключение насосов декантата происходит автоматически по блокировке.

В фильтрах предочистки происходит очистка от мелкодисперсных частиц, которые не выделились при отстаивании в баке - отстойнике. В фильтрах предочистки происходит также очистка от радиоактивных загрязнений, сорбированных на взвешенных и коллоидных частицах. В качестве фильтрующего материала в фильтрах предочистки применяются катионитовые смолы КУ-2-8.

Трапная вода в фильтры предочистки подается по параллельной схеме. Это позволяет иметь постоянно в работе один фильтр, второй держать в резерве, а в третьем - производить взрыхление - отмывку.

При увеличении расхода трапных вод через фильтры предочистки, из-за малой производительности фильтров возникает большой перепад давления, поэтому на фильтрах предусмотрен байпас.

Очищенная в фильтрах вода поступает в один их трех баков осветленных трапных вод. В заполненном баке определяется рН и при необходимости корректируется рН от 11 до 11,5 ед.; корректировка рН производится раствором NaOH.

Очистка трапной воды в выпарной установке и узле доочистки дистиллята.

Принципиальная схема выпарной установки СВО-3 представлена на рисунке 1.3.

Вода из баков трапных вод насосами осветленных трапных вод подается в циркуляционную трубу ВА через регулирующий клапан, который управляется регулятором уровня в ВА. Регулятор уровня обеспечивает экономичную работу и оптимальную степень очистки паровой фазы, поддерживая уровень в ВА на условной отметке (95 ± 30) см путем уменьшения или увеличения расхода воды через клапан.

Понижение уровня в ВА из-за снижения столба жидкости в сепараторе приводит к уменьшению кратности циркуляции раствора, в результате чего падает производительность ВА и ускоряется процесс отложения осадка на поверхности труб греющей камеры.

При повышении уровня в ВА увеличивается унос мелкодисперсных капель раствора с паром, а также возрастает возможность пенообразования. Циркуляция раствора в ВА создается за счет перепада давления между столбами жидкости в сепараторе и греющей камере. В греющей камере при кипении раствора образуется парожидкостная фаза, имеющая меньшую плотность, чем столб жидкости в сепараторе, вследствие чего возникает естественный ток раствора в греющей камере вверх, а в сепараторе - вниз. Выходящая из греющей камеры парожидкостная смесь поступает в сепаратор, где за счет расширения и снижения скорости происходит сепарация пара.

Вторичный пар, образующийся в процессе упаривания раствора в ВА, проходит в сепараторе четырех-ступенчатую очистку:

1. На нижнем жалюзийном отбойнике.

2. На паропромывной тарелке.

3. На верхнем жалюзийном отбойнике.

4. На насадке из колец Рашига.

 

Рисунок 1.3 Принципиальная схема выпарной установки СВО-3

Противоточное движение потоков флегмы и парогазовой смеси способствует получению пара большей чистоты. В качестве флегмы используется часть дистиллята, получаемого в конденсаторе-дегазаторе (КД).

Расход флегмы устанавливается в зависимости от степени очистки пара при помощи регулирующего вентиля, контролируется по прибору на щите СВО и составляет примерно 10 % от полученного количества дистиллята. Из ВА часть упариваемого раствора с солесодержанием от 50 до 100 г/дм³ постоянно перетекает в доупариватель, где происходит его дальнейшее концентрирование. Перетекание раствора из ВА в доупариватель обеспечивается за счет более низкого расположения ДУ (на 1 метр). Такое расположение ДУ предотвращает смешивание более плотного концентрированного раствора в ДУ с менее концентрированным раствором из ВА. Использование ДУ в схеме переработки трапных вод вызвано тем, что оно позволяет получить более высокие конечные концентрации кубового остатка, чем в ВА, за счет конструктивной особенности, предотвращающей образование на поверхности теплообмена греющей камеры осадка. Конструктивная особенность заключается в том, что сужающее устройство в ДУ располагается в сепараторе. Это позволяет держать над греющей поверхностью камеры столб жидкости и тем самым вынести зону кипения за пределы греющей камеры.

Вторичный пар из ДУ проходит предварительную очистку от крупных капель раствора на тарельчатом и жалюзийном отбойниках и поступает в сепаратор ВА, где смешивается с паром, поступающим на трехступенчатую очистку. В сепараторе ДУ поддерживается избыточное давление от 0,2 до 0,3 кгс/см². Это позволяет поддерживать в ДУ, расположенном на 1 м ниже ВА, уровень раствора от 90 до 130 см. Конечная концентрация кубового остатка определяется составом упариваемой трапной воды.

Для уменьшения объема кубового остатка, подлежащего захоронению, необходимо повышать его концентрацию, однако при значительном количестве борной кислоты в трапной воде возможна кристаллизация кубового остатка, особенно при транспортировке его по холодным трубам.

Конденсат греющего пара, образующийся в межтрубном пространстве греющей камеры, непрерывно отводится через уравнительную емкость в теплообменник, где охлаждается технической водой. КГП из греющей камеры ДУ через конденсатоотводчик также направляется в теплообменник охлаждения конденсата.

После охлаждения в теплообменнике КГП направляется в бак сбора конденсата, а оттуда насосами возвращается в турбинный цех.

Кубовой остаток из ДУ самотеком, периодически при концентрации солей от 150 до 300 г/дм³ сливается в монжюс, из которого сжатым воздухом выдавливается в одну из емкостей хранилища жидких отходов (ХЖО), имеющую свободный объем. Для выдачи кубового остатка из монжюса на емкость кубового остатка смонтированы 2 трубопровода, один из которых является резервным. Для предотвращения попадания кубового остатка в трубопровод сжатого воздуха, на подводящей линии сжатого воздуха установлен обратный клапан. Для предотвращения возможной кристаллизации трубопроводов в линию сжатого воздуха врезана линия пара, предназначенная для пропаривания линии выдачи кубового остатка в ёмкость кубового остатка, после опорожнения монжюса.

Вторичный пар из ВА поступает в КД, в котором конденсируется за счет охлаждения технической водой и проходит трехступенчатую очистку: струйную, барботажную и пленочную. В КД происходит выделение радиоактивных газов: ксенона, криптона, йода, рутения, а также аммиака, кислорода, двуокиси углерода, удаляемых затем в систему спецгазоочистки.

Дистиллят из КД откачивается насосами дегазированной воды к механическим фильтрам, в которых на активированном угле происходит улавливание масла и других органических веществ, а также мелкодисперсных механических частиц. С повышением температуры улучшается поглощение органических веществ, поэтому в механические фильтры дистиллят из КД подается не охлажденным - при температуре 100 °С. После механических фильтров дистиллят проходит теплообменник охлаждения дистиллята, в котором происходит охлаждение последнего технической водой до температуры 40 - 50 °С.

Необходимость охлаждения обусловлена значительным термогидролизом ионообменных смол при высоких температурах, в результате чего снижается их обменная емкость вплоть до полного разрушения ионообменной смолы, а в очищенную воду из смолы выделяются различные загрязняющие вещества: серная кислота, аммиак. Температура дистиллята на выходе из теплообменника охлаждения дистиллята поддерживается регулятором. В случае повышения температуры дистиллята перед фильтрами более 60 °С установка переводится по блокировке на рециркуляцию.

В катионитовом и анионитовом фильтрах производится окончательная очистка для получения воды, удовлетворяющей требованиям подпитки 1 контура, воды для собственных нужд или нормам слива в брызгальный бассейн.

На катионитовом фильтре дистиллят очищается от ионов Са²⁺, Na⁺, Mg²⁺, а на анионитовом - в основном от ионов Сl^-.

Очищенная вода после ионообменных фильтров поступает в один из контрольных баков (КБ). Дистиллят заполненного КБ контролируется по ряду радиационно-химических показателей, после чего согласно химического анализа дистиллят может направляться в реакторное отделение для подпитки, в баки собственных нужд спецкорпуса или сбрасываться в брызгальный бассейн.

При неудовлетворительных радиационно-химических показателях в КБ, возможна доочистка дистиллята из КБ через ионообменные фильтры. При крайне неудовлетворительных радиационных показателях (активность дистиллята более 1 × 10^-9 Ku/дм³) дистиллят сливается в баки осветленных трапных вод, очистка данной воды вновь осуществляется на выпарной установке, цепочка ионитных фильтров, через которую осуществлялся ионный обмен выводится на регенерацию.

Выдача кубового остатка из ДУ осуществляется при содержании в нем от 150 до 300 г/дм³ солей, особое внимание при этом уделяется концентрации борной кислоты и боратов, концентрация которых не должна превышать 150 г/дм³, во избежание выпадения боратов в виде кристаллизационных солей в емкостях ХЖО.

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: