Статья: Результаты проведения химической промывки парогенераторов энергоблока № 2 Армянской АЭС в период ППР-2008

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫВКИ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ ЭНЕРГОБЛОКА №2 АРМЯНСКОЙ АЭС В ПЕРИОД ППР-2008

С.И. Брыков, Ю.В. Харитонов, Л.А. Сиряпина, Г.П. Кузнецова

ОКБ «ГИДРОПРЕСС», г. Подольск, Россия

М.Г. Варданян, Р.М. Григорян, А.Г. Хачатрян

Армянская АЭС, г. Мецамор, Армения

Введение

Одной из основных проблем водно-химического режима второго контура АЭС с ВВЭР является поступление продуктов коррозии конструкционных материалов из конденсатно-питательного тракта в парогенератор (ПГ) с последующим осаждением их на теплообменной поверхности трубного пучка. Под образующимися отложениями возникает язвенная, питтинговая коррозия металла труб, в отложениях накапливаются коррозионно-активные примеси (хлориды, сульфаты), вызывающие коррозионное растрескивание нержавеющей стали 08Х18Н10Т - конструкционного материала теплообменных труб ПГ. По мере роста удельной поверхностной загрязненности отложения могут отслаиваться и накапливаться на нижней образующей корпуса парогенератора вплоть до полного заполнения межтрубного пространства нижних рядов труб.

Проведение периодических химических промывок для поддержания чистоты поверхностей теплообменных труб со стороны второго контура является одним из методов сохранения целостности третьего защитного барьера («границы давления теплоносителя»), обеспечения безопасной эксплуатации парогенераторов и энергоблока в целом.

По химическому составу образующиеся отложения на 70-90 % состоят из оксидов железа и меди, а также включают незначительные количества соединений Zn, Ni, Mn, Co, Cr, входящих в состав конструкционных материалов оборудования конденсатно-питательного тракта, и примесей, поступающих с присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин: Ca, Mg, Si и др.

Наличие соединений меди в отложениях усиливает действие коррозионно-активных ионных примесей под отложениями и способствует образованию трещин вплоть до сквозного повреждения металла труб. Поэтому удаление отложений меди является одной из основных задач химической промывки.

Присутствие в отложениях значительного процентного количества медьсодержащих соединений усложняет технологию химической промывки из-за противоположных требований к удалению железосодержащих и медьсодержащих соединений:

-для удаления окислов железа требуется восстановительная среда, низкая величина рН и высокая температура (около 100°С);

-для удаления окислов меди требуется окислительная среда, высокая величина рН и низкая температура (около 30°С).

Схема для проведения химической промывки парогенераторов энергоблоков с ПГВ-440 на АЭС не была предусмотрена проектом. В процессе эксплуатации по мере необходимости создавались «штатные» схемы промывки, которые включали в себя:

- имеющиеся на АЭС баки-мешалки узлов дезактивации для приготовления химических растворов;

- инжекторные устройства для подачи промывочного раствора, пара и сжатого воздуха в парогенератор и для циркуляции раствора в нём;

- линии подачи, дренирования и отбора проб промывочных растворов.

Рецептура растворов основывалась на опыте химической очистки котлов ТЭС [1], применение минеральных кислот исключалось из-за коррозионной агрессивности к металлу. Наиболее перспективными для целей очистки считались комплексоны и органические кислоты, поэтому в состав промывочного раствора вошла этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТК) или Трилон Б, а также аммиак, щавелевая или лимонная кислоты, в качестве окислителя использовались перекись водорода или сжатый воздух. Промывка проводилась в несколько этапов (до 5 этапов) с промежуточным дренированием раствора и требовала много времени.

В 1995 г. на Армянской АЭС, после длительного останова энергоблока №2, перед пуском химической промывке подвергли сразу все шесть парогенераторов. В качестве моющего раствора была применена «штатная» рецептура на основе ЭДТК. Для создания необходимой величины рН использовались аммиак и щавелевая кислота [2].

В 1996 - 2000 гг. были проведены комплексные исследования рядом организаций (НИТИ им. А.П. Александрова, ОКБ «Гидропресс», ФЭИ им. академика А.И. Лейпунского, ВНИИАЭС) по подбору рецептуры и совершенствованию технологии химической промывки парогенераторов для АЭС с ВВЭР [3, 4]. Была предложена модернизированная технология химической промывки с изменением состава применяемых химических реагентов. Модернизированная технология имеет большую технологичность и эффективность и внедрена на российских энергоблоках (энергоблоки НВАЭС, БлкАЭС и ВАЭС) с применением следующих реагентов:

- ацетат аммония, аммиак, перекись водорода для удаления медьсодержащих отложений;

- ЭДТК, ацетат аммония, гидразин-гидрат для удаления железосодержащих отложений.

Поэтому, для промывки парогенераторов блока №2 Армянской АЭС в период

ППР-2008 было принято согласованное решение об использовании модернизированной технологии.

Технология химической промывки

Технология химической промывки парогенераторов блока №2 Армянской АЭС в ППР-2008 предусматривала следующие основные положения:

- химическая промывка каждого ПГ проводилась при «холодном» состоянии энергоблока в три этапа: первый этап - удаление соединений меди, второй этап - удаление соединений железа, третий этап - доудаление соединений меди и пассивация;

- использовалась технологическая схема химической промывки ПГ, примененная в 1995 г. (представлена на рис. 1). Промывочный раствор приготавливался в баках-мешалках узла дезактивации. Подача промывочного раствора осуществлялась по штатной схеме до бокса ПГ, а в пределах бокса - от временного коллектора по временным трубопроводам к штуцеру технологической крышки люка-лаза парогенератора.

- люк-лаз ПГ уплотнялся технологической крышкой, на которой с внутренней стороны устанавливался пароводяной инжектор. Подачу промывочного раствора, пара, сжатого воздуха в промываемый ПГ и отбор проб осуществляли через штуцеры на технологической крышке.

- для организации циркуляции промывочного раствора внутри ПГ на этапе удаления соединений меди (первый и третий этапы промывки) осуществлялась подача сжатого воздуха давлением 0,6-0,8 МПа (6-8 кгс/см²) и на этапе удаления соединений железа (второй этап) циркуляция раствора и одновременный подогрев осуществлялись подачей пара давлением 0,5-0,6 МПа (5-6 кгс/см²).

Ориентировочная продолжительность промывки на первом и третьем этапах 4-6 часов, на втором этапе 6-8 часов без учета времени на заполнение ПГ растворами и дренирования отработанных растворов. После каждого этапа проводилась промывка внутренних полостей парогенератора конденсатом. После окончания химической промывки выполнялась водно-механическая очистка межтрубного пространства, нижней образующей корпуса и «карманов» коллекторов на каждом парогенераторе.

Рис. 1 Технологическая схема химической промывки ПГ и привязки инжектора к станционным системам

По результатам химического контроля проб промывочного раствора при дренировании после каждого этапа (по ним рассчитывается количество удаленных с промывочным раствором окислов железа и меди) и данных исходной и остаточной удельной загрязненности теплообменной поверхности выполнялась оценка эффективности проведенной химической промывки.

Исходный состав растворов в ПГ при проведении трехэтапной химической промывки ПГ растворами на основе ацетата аммония (при средней расчетной удельной загрязненности поверхностей теплообменных труб - 150 г/м² и содержании в отложениях железа - 80 %, меди - 20 %) заложен в Программе химической промывки парогенераторов блока №2 ААЭС по второму контуру на остановленном оборудовании и был выдержан в процессе промывки всех шести парогенераторов, данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Исходный состав промывочного раствора в парогенераторе

Результаты химической промывки в период ППР-2008

Химическая промывка всех 6-ти парогенераторов энергоблока №2 Армянской АЭС была проведена в период с 15.09.2008 г. по 05.10.2008 г. при непосредственном участии и техническом руководстве сотрудников ОКБ «ГИДРОПРЕСС».

По окончании дренирования химического раствора после третьего этапа промывки парогенератор заполнялся химобессоленной водой с последующим её дренированием. Затем выполнялась промывка межтрубного пространства и полостей «карманов» коллекторов ПГ «чистым» конденсатом с помощью брандспойта со сливом воды через обрезанные штуцера Ду25 в бокс ПГ. После окончания дренирования и водно-механической очистки в каждом парогенераторе проводился контроль состояния внутренних поверхностей: определялась остаточная удельная загрязненность труб и оценивалось коррозионное состояние с использованием средств фото- и видеосъемки, а также эндоскопов. При контроле установлено, что в межтрубном пространстве, на нижней образующей корпуса и полостях «карманов» парогенераторов шлам отсутствовал.

В таблице 2 приведены результаты химической промывки парогенераторов по количеству удаленных из каждого парогенератора отложений и по снижению удельной загрязненности теплообменных труб.

парогенератор промывка химический

Таблица 2

Количество отложений, удаленных из парогенераторов, и оценочные результаты снижения удельной загрязненности труб в каждом ПГ

Как видно из таблицы, после проведения химической промывки из парогенераторов было вымыто от 288 до 716 кг окислов, из которых 5-10% состоят из окислов меди. Исходная удельная загрязненность теплообменной поверхности контролировалась по верхнему ряду труб.

Большее количество удаленных отложений по отношению к исходной загрязненности связано с неравномерностью отложений по высоте трубного пучка. В середине и глубине трубного пучка загрязненность выше, чем на верхних рядах контролируемых труб.

Остаточная удельная загрязненность теплообменных труб ПГ после проведения химической промывки составила менее 25 г/м², что соответствует требованиям документа «Парогенератор ПГВ-4Э. Инструкция по эксплуатации» 180-И-029.

Сравнение результатов химических промывок в периоды ППР-95 и ППР-2008

Сравнение результатов химических промывок парогенераторов энергоблока №2 Армянской АЭС в периоды ППР-95 и ППР-2008 выполнено на примере парогенераторов ПГ-3 и ПГ-5.

Для удаления медьсодержащих отложений в ППР-95 на первом и третьем этапах использовался раствор на основе ЭДТК, перекиси водорода и аммиака. Требуемая величина рН должна была составлять 10,0 - 10,5, а фактически находилась в пределах от 8,7 до 10,1 (см. табл. 3 и 4), температура промывочного раствора 25 - 30°С. Для удаления железосодержащих отложений на втором этапе в бак-мешалку узла дезактивации дополнительно загружалась щавелевая кислота. Требуемая величина рН должна была составлять 3,5 - 4,0, а фактически находилась в пределах от 4,3 до 7,2 (см. табл. 3 и 4), температура промывочного раствора 40-60°С. Достижение требуемой температуры промывочного раствора в парогенераторе на каждом этапе (для I и III этапов Т= 40 - 60°С, для II этапа Т= 70 - 90°С) осуществлялось подачей греющего пара, а затем производилось перемешивание раствора подачей сжатого воздуха.