RU2246561C1 - Method and device for maintaining corrosion resistance of steel circulating circuit carrying lead-containing coolant (alternatives) - Google Patents
Method and device for maintaining corrosion resistance of steel circulating circuit carrying lead-containing coolant (alternatives) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2246561C1 RU2246561C1 RU2003126886/02A RU2003126886A RU2246561C1 RU 2246561 C1 RU2246561 C1 RU 2246561C1 RU 2003126886/02 A RU2003126886/02 A RU 2003126886/02A RU 2003126886 A RU2003126886 A RU 2003126886A RU 2246561 C1 RU2246561 C1 RU 2246561C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coolant
- concentration
- reaction vessel
- oxygen
- dissolved
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в энергетических установках с жидкометаллическими свинецсодержащими теплоносителями.The invention relates to nuclear energy and can be used in power plants with liquid metal lead-containing coolants.
Для обеспечения коррозионной стойкости конструкционных материалов в среде расплава металла на их поверхностях, контактирующих с теплоносителем, формируют защитные оксидные покрытия. Целостность защитных покрытий, а значит коррозионная стойкость материалов, в значительной степени определяется содержанием растворенного в теплоносителе кислорода.To ensure the corrosion resistance of structural materials in a molten metal environment, protective oxide coatings are formed on their surfaces in contact with the coolant. The integrity of the protective coatings, and hence the corrosion resistance of the materials, is largely determined by the content of oxygen dissolved in the coolant.
В процессе длительной эксплуатации циркуляционных контуров со свинецсодержащим теплоносителем растворенный в теплоносителе кислород непрерывно потребляется на связывание диффундирующих в объем расплава примесей компонентов конструкционных материалов (железо, хром) имеющих большее, чем компоненты теплоносителя, химическое сродство к кислороду. Это может привести к снижению уровня концентрации растворенного кислорода до значений, при которых начинают растворяться защитные оксидные покрытия, что означает резкое усиление коррозии.During the long-term operation of the circulation circuits with a lead-containing coolant, the oxygen dissolved in the coolant is continuously consumed to bind components of structural materials (iron, chromium) that diffuse into the melt volume and have a greater chemical affinity for oxygen than the coolant components. This can lead to a decrease in the level of dissolved oxygen concentration to values at which protective oxide coatings begin to dissolve, which means a sharp increase in corrosion.
Поэтому одним из важнейших параметров, характеризующих качество эксплуатации циркуляционных контуров с жидкометаллическими теплоносителями на основе свинца, является величина концентрации, или термодинамической активности (т.д.а.), примеси растворенного в расплаве кислорода. В процессе эксплуатации установки значение этой величины должно находиться в диапазоне, обеспечивающем во всех участках неизотермического контура, с одной стороны, сохранность оксидных пассивационных пленок на поверхностях конструкционных материалов, т.е. их коррозионную стойкость, а с другой стороны, отсутствие образования шлаковых отложений на внутренних поверхностях элементов контура.Therefore, one of the most important parameters characterizing the quality of operation of circulation circuits with lead-based liquid metal coolants is the concentration, or thermodynamic activity (etc.a.), of the oxygen impurity dissolved in the melt. During operation of the installation, the value of this value should be in the range that ensures, in all sections of the non-isothermal circuit, on the one hand, the safety of oxide passivation films on the surfaces of structural materials, i.e. their corrosion resistance, and on the other hand, the absence of the formation of slag deposits on the inner surfaces of the circuit elements.
Таким образом, необходимым условием при эксплуатации контуров со свинецсодержащим теплоносителем является применение способов и устройств поддержания концентрации или т.д.а. кислорода, растворенного в теплоносителе, на уровнях, обеспечивающих целостность защитных пассивационных пленок на поверхностях конструкционных материалов при отсутствии зашлаковки контура.Thus, a prerequisite for the operation of circuits with lead-containing coolant is the use of methods and devices for maintaining concentration, etc.a. oxygen dissolved in the coolant, at levels ensuring the integrity of the protective passivation films on the surfaces of structural materials in the absence of slagging of the circuit.
Эффективным методом, на основе которого могут быть реализованы такие способы и устройства, является т.н. твердофазный метод регулирования т.д.а., при котором в качестве источника растворенного кислорода используется твердая оксидная фаза компонентов теплоносителя, которая вводится в контакт с ним. При этом твердофазное средство окисления, контактируя с циркулирующим расплавом, растворяется с выделением кислорода, который далее транспортируется по контуру с потоком теплоносителя.An effective method on the basis of which such methods and devices can be implemented is the so-called. solid-phase regulation method etc.a., in which the solid oxide phase of the coolant components is used as a source of dissolved oxygen, which is brought into contact with it. In this case, the solid-phase oxidation agent, in contact with the circulating melt, dissolves with the release of oxygen, which is then transported along the circuit with a coolant stream.
Известен способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем (Патент на изобретение РФ №2100480, МПК 6 С 23 F 11/00. Опубл. 27.12.1997. БИПМ №36). Способ включает создание на внутренней поверхности циркуляционного контура антикоррозионного покрытия из оксидов компонентов конструкционных сталей и поддержание в процессе эксплуатации циркуляционного контура концентрации растворенного в теплоносителе кислорода не ниже значения, определяемого по формулеA known method of maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2100480, IPC 6 C 23 F 11/00. Publ. 27.12.1997. BIPM No. 36). The method includes the creation on the inner surface of the circulation circuit of an anticorrosive coating from oxides of structural steel components and maintaining during operation of the circulation circuit the concentration of oxygen dissolved in the coolant is not lower than the value determined by the formula
lgС=-0,33-2790/Т+lgСs+lgjCPb,logС = -0.33-2790 / Т + logС s + logjC Pb ,
где С - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас.%; Т - максимальная температура теплоносителя в контуре, К; Сs - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас.%; j - коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, обратные мас.%; СPb - концентрация свинца в теплоносителе, мас.%.where C is the concentration of oxygen dissolved in the coolant, wt.%; T is the maximum temperature of the coolant in the circuit, K; With s is the concentration of oxygen dissolved in the coolant at saturation at a temperature of T, wt.%; j is the coefficient of thermodynamic activity of lead in the coolant, the inverse wt.%; With Pb is the concentration of lead in the coolant, wt.%.
При этом концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают путем растворения в нем оксидов компонентов теплоносителя, которые предварительно вводят в контур, либо формируют их путем выкристаллизации из теплоносителя и накапливают на фильтре.In this case, the concentration of oxygen dissolved in the coolant is maintained by dissolving the oxides of the coolant components in it, which are previously introduced into the circuit, or form them by crystallization from the coolant and accumulate on the filter.
Известный способ имеет следующие недостатки:The known method has the following disadvantages:
- не обеспечивает возможности регулирования скорости растворения оксидного источника кислорода в соответствии с потребностями циркуляционного контура;- does not provide the ability to control the dissolution rate of the oxide oxygen source in accordance with the needs of the circulation circuit;
- имеет относительно низкую эффективность использования средства окисления ввиду того, что после введения в контур или формирования путем выкристаллизации оно распределяется по объему контура случайным образом как с точки зрения участков его локализации, так и в плане самой структуры твердофазных оксидных образований, служащих источником растворенного кислорода;- has a relatively low efficiency of using the oxidizing agent due to the fact that after it is introduced into the circuit or formed by crystallization, it is distributed randomly over the volume of the circuit both in terms of its localization sites and in terms of the structure of solid-phase oxide formations serving as a source of dissolved oxygen;
- характеризуется относительно низкой скоростью растворения оксидной фазы в результате того, что твердофазные оксиды компонентов теплоносителя подвержены так называемому “отравлению”, т.е. блокированию поверхности оксидной фазы, контактирующей с теплоносителем, примесями компонентов конструкционных материалов.- characterized by a relatively low dissolution rate of the oxide phase as a result of the fact that solid-phase oxides of the coolant components are subject to the so-called “poisoning”, i.e. blocking the surface of the oxide phase in contact with the coolant, impurities of components of structural materials.
Указанные недостатки снижают эффективность поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, в ряде случаев могут привести к вредным явлениям, а именно к формированию шлаковых отложений за счет выноса твердой оксидной фазы в контур и ее осаждения в его различных участках, снижению эффективности работы фильтрующих устройств, применяемых в контурах и др.These shortcomings reduce the efficiency of maintaining the corrosion resistance of the steel circulation circuit with a lead-containing coolant, and in some cases can lead to harmful effects, namely, the formation of slag deposits due to the removal of the solid oxide phase into the circuit and its deposition in its various sections, reducing the efficiency of filtering devices used in circuits, etc.
Следует отметить, что заявителем не обнаружено конструкций массообменных устройств, которые бы позволяли обеспечить поддержание коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем.It should be noted that the applicant has not found designs of mass transfer devices that would make it possible to maintain the corrosion resistance of the steel circulation circuit with a lead-containing coolant.
Задачами рассмотренных в изобретении способов являются увеличение срока службы стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, исключение формирования шлаковых отложений и повышение эффективности работы применяемых в контурах фильтрующих устройств за счет повышения коррозионной стойкости стального контура путем измерения (контроля) и регулирования концентрации растворенного в свинецсодержащем теплоносителе кислорода.The objectives of the methods considered in the invention are to increase the service life of the steel circulation circuit with lead-containing coolant, to prevent the formation of slag deposits and to increase the efficiency of filtering devices used in the circuits by increasing the corrosion resistance of the steel circuit by measuring (monitoring) and controlling the concentration of oxygen dissolved in the lead-containing coolant.
Первый способ.The first way.
В способе поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, включающем прокачку теплоносителя через циркуляционный контур, введение в циркуляционный контур твердофазного средства окисления и растворение его в теплоносителе, поддержание концентрации растворенного в теплоносителе кислорода на уровне не ниже предельно допустимого значения, которое определяют по формуле, связывающей между собой концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода, максимальную температуру теплоносителя в контуре, концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, концентрацию свинца в теплоносителе, в общем случае предлагается:In the method of maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant, including pumping the coolant through the circulation loop, introducing a solid-phase oxidizing agent into the circulation loop and dissolving it in the coolant, maintaining the concentration of oxygen dissolved in the coolant at a level not lower than the maximum permissible value, which is determined by the formula connecting the concentration of oxygen dissolved in the coolant, the maximum temperature carrier in the circuit, the concentration of oxygen dissolved in the coolant when saturated at a temperature T, the coefficient of thermodynamic activity of lead in the coolant, the concentration of lead in the coolant, in general, it is proposed:
- твердофазное средство окисления удерживать в проницаемой для теплоносителя реакционной емкости;- keep the solid-phase oxidation agent in a reaction vessel permeable to the coolant;
- теплоноситель прокачивать через реакционную емкость;- pump coolant through the reaction vessel;
- концентрацию кислорода, растворенного в теплоносителе, измерять с помощью датчика концентрации кислорода;- the concentration of oxygen dissolved in the coolant is measured using an oxygen concentration sensor;
- концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживать на заданном уровне, который по меньшей мере равен предельно допустимой концентрации растворенного в теплоносителе кислорода, путем изменения температуры теплоносителя в реакционной емкости, таким образом, что для увеличения концентрации кислорода увеличивают температуру теплоносителя, а для ее уменьшения уменьшают температуру теплоносителя.- maintain the concentration of oxygen dissolved in the coolant at a predetermined level, which is at least equal to the maximum permissible concentration of oxygen dissolved in the coolant, by changing the temperature of the coolant in the reaction vessel, so that to increase the oxygen concentration, increase the temperature of the coolant, and to reduce it, reduce the temperature coolant.
В частном случае реализации способа предлагается твердофазному средству окисления перед помещением в циркуляционный контур придать заданную форму и структуру.In the particular case of the implementation of the method, it is proposed that the solid-state oxidation agent be given the desired shape and structure before being placed in the circulation circuit.
Второй способ.The second way.
В способе поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, включающем прокачку теплоносителя через циркуляционный контур, введение в циркуляционный контур твердофазного средства окисления и растворение его в теплоносителе, поддержание концентрации растворенного в теплоносителе кислорода на уровне не ниже предельно допустимого значения, которое определяют по формуле, связывающей между собой концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода, максимальную температуру теплоносителя в контуре, концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, концентрацию свинца в теплоносителе, предлагается:In the method of maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant, including pumping the coolant through the circulation loop, introducing a solid-phase oxidizing agent into the circulation loop and dissolving it in the coolant, maintaining the concentration of oxygen dissolved in the coolant at a level not lower than the maximum permissible value, which is determined by the formula connecting the concentration of oxygen dissolved in the coolant, the maximum temperature carrier in the circuit, the concentration of oxygen dissolved in the coolant when saturated at temperature T, the coefficient of thermodynamic activity of lead in the coolant, the concentration of lead in the coolant, it is proposed:
- твердофазное средство окисления удерживать в проницаемой для теплоносителя реакционной емкости;- keep the solid-phase oxidation agent in a reaction vessel permeable to the coolant;
- теплоноситель прокачивать через реакционную емкость;- pump coolant through the reaction vessel;
- концентрацию кислорода, растворенного в теплоносителе, измерять с помощью датчика концентрации кислорода;- the concentration of oxygen dissolved in the coolant is measured using an oxygen concentration sensor;
- концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживать на заданном уровне, который по меньшей мере равен предельно допустимой концентрации растворенного в теплоносителе кислорода, путем изменения расхода теплоносителя через реакционную емкость, таким образом, что для увеличения концентрации кислорода увеличивают расход теплоносителя через реакционную емкость, а для ее уменьшения уменьшают расход теплоносителя через реакционную емкость.- maintain the concentration of oxygen dissolved in the coolant at a predetermined level, which is at least equal to the maximum permissible concentration of oxygen dissolved in the coolant, by changing the flow rate of the coolant through the reaction vessel, so that to increase the oxygen concentration increase the flow rate of the coolant through the reaction vessel, and for it decreases reduce the flow of coolant through the reaction vessel.
В частном случае реализации способа предлагается твердофазному средству окисления перед помещением в циркуляционный контур придать заданную форму и структуру.In the particular case of the implementation of the method, it is proposed that the solid-state oxidation agent be given the desired shape and structure before being placed in the circulation circuit.
Третий способ.The third way.
В способе поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, включающем прокачку теплоносителя через циркуляционный контур, введение в циркуляционный контур твердофазного средства окисления и растворение его в теплоносителе, поддержание концентрации растворенного в теплоносителе кислорода на уровне не ниже предельно допустимого значения, которое определяют по формуле, связывающей между собой концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода, максимальную температуру теплоносителя в контуре, концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, концентрацию свинца в теплоносителе, предлагается:In the method of maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant, including pumping the coolant through the circulation loop, introducing a solid-phase oxidizing agent into the circulation loop and dissolving it in the coolant, maintaining the concentration of oxygen dissolved in the coolant at a level not lower than the maximum permissible value, which is determined by the formula connecting the concentration of oxygen dissolved in the coolant, the maximum temperature carrier in the circuit, the concentration of oxygen dissolved in the coolant when saturated at temperature T, the coefficient of thermodynamic activity of lead in the coolant, the concentration of lead in the coolant, it is proposed:
- твердофазное средство окисления удерживать в проницаемой для теплоносителя реакционной емкости;- keep the solid-phase oxidation agent in a reaction vessel permeable to the coolant;
- теплоноситель прокачивать через реакционную емкость;- pump coolant through the reaction vessel;
- концентрацию кислорода, растворенного в теплоносителе, измерять с помощью датчика концентрации кислорода;- the concentration of oxygen dissolved in the coolant is measured using an oxygen concentration sensor;
- на вход в реакционную емкость подавать предварительно окисленный теплоноситель.- to the entrance to the reaction vessel to submit pre-oxidized coolant.
В частном случае реализации способа предлагается предварительно окисленный теплоноситель на вход в реакционную емкость подавать с ее выхода.In the particular case of the implementation of the method, it is proposed to pre-oxidize the coolant at the entrance to the reaction vessel to supply from its outlet.
Задачами рассмотренных в изобретении устройств являются увеличение срока службы стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, исключение формирования шлаковых отложений и повышение эффективности работы применяемых в контурах фильтрующих устройств за счет повышения коррозионной стойкости стального контура путем измерения (контроля) и регулирования концентрации растворенного в свинецсодержащем теплоносителе кислорода.The objectives of the devices considered in the invention are to increase the service life of the steel circulation circuit with a lead-containing coolant, to prevent the formation of slag deposits and to increase the efficiency of filtering devices used in the circuits by increasing the corrosion resistance of the steel circuit by measuring (monitoring) and controlling the concentration of oxygen dissolved in the lead-containing coolant.
Первое устройство.First device.
В устройстве, предназначенном для поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, предлагается:In a device designed to maintain the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant, it is proposed:
- прямоточный участок установить в разъеме стального циркуляционного контура;- Install the direct-flow section in the connector of the steel circulation circuit;
- эжектор расположить в прямоточном участке;- position the ejector in the direct-flow section;
- реакционную емкость со средством окисления установить в разъеме линии возврата;- install the reaction vessel with the oxidizing agent in the connector of the return line;
- входную и выходную части линии возврата соединить соответственно с выходной частью прямоточного участка и с сужением эжектора.- connect the input and output parts of the return line, respectively, with the output part of the direct-flow section and with the narrowing of the ejector.
В частных случаях выполнения устройства дополнительно к перечисленным в общем случае конструктивным элементам предлагается:In particular cases of the device, in addition to the structural elements listed in the general case, it is proposed:
- реакционную емкость снабдить автономной системой обогрева;- provide the reaction vessel with an autonomous heating system;
- линию возврата обработанного расплава через реакционную емкость выполнить в виде конвекционной петли, на ее восходящей ветви расположить реакционную емкость, а нагреватель снабдить системой регулирования температуры.- return the processed melt line through the reaction vessel in the form of a convection loop, place the reaction vessel on its ascending branch, and equip the heater with a temperature control system.
Второе устройство.The second device.
В устройстве, предназначенном для поддержания заданной концентрации растворенного кислорода в циркуляционном контуре со свинецсодержащим теплоносителем, предлагается:In a device designed to maintain a given concentration of dissolved oxygen in the circulation circuit with a lead-containing coolant, it is proposed:
- в корпусе расположить реакционную емкость, содержащую средство окисления;- place a reaction vessel containing an oxidizing agent in the housing;
- реакционную емкость снабдить регулируемой системой обогрева и линией возврата части окисленного теплоносителя с выхода из реакционной емкости на вход в нее;- to provide the reaction vessel with an adjustable heating system and a return line for part of the oxidized coolant from the outlet of the reaction vessel to the entrance to it;
- корпус реакционной емкости выполнить открытым с торцов для прохода теплоносителя и вертикально разместить в подключенной к контуру емкости.- make the reaction vessel body open from the ends for the coolant passage and vertically place it in the vessel connected to the circuit.
В частных случаях исполнения устройства дополнительно к перечисленным в общем случае конструктивным элементам предлагается:In particular cases of device execution, in addition to the structural elements listed in the general case, it is proposed:
- во-первых, линию возврата выполнить в виде по меньшей мере одной трубы или в виде кольцевого канала;- firstly, the return line is made in the form of at least one pipe or in the form of an annular channel;
- во-вторых, реакционную емкость расположить в открытом по торцам для прохода теплоносителя кольцевом зазоре, образованном наружной и внутренней трубами, внутреннюю трубу заглушить снизу, а в ней разместить нагревательный элемент регулируемой системы обогрева;- secondly, place the reaction vessel in the annular gap formed by the outer and inner pipes open at the ends for the coolant passage, plug the inner pipe from below, and place the heating element of the adjustable heating system in it;
- в-третьих, в нижней части наружной трубы выполнить сужение, а к нему подвести выходную часть линии возврата;- thirdly, in the lower part of the outer pipe to perform a narrowing, and bring the output part of the return line to it;
- в-четвертых, наружную трубу разместить внутри имеющей отверстия для прохода теплоносителя цилиндрической обечайке, обеспечить между ними кольцевой канал, нижний торец цилиндрической обечайки заглушить, а верхний торец частично перекрыть кольцевым козырьком-отбойником.- fourthly, place the outer pipe inside the cylindrical shell having openings for the coolant to pass through, provide an annular channel between them, plug the lower end of the cylindrical shell, and partially block the upper end with an annular baffle visor.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлены схемы реализации предотвращения “отравления” средства окисления путем возврата части теплоносителя с выхода из реакционной емкости на ее вход; на фиг.3 и 4 - варианты исполнения устройств петлевого типа; на фиг.5 и 6 - варианты исполнения устройств погружного типа; на фиг.7 - график зависимости уровня т.д.а. кислорода (aпр), устанавливающегося на входе в реакционную емкость, от относительного расхода теплоносителя в линии возврата, а на фиг.8 - конструкция устройства, которое было экспериментально апробировано.The invention is illustrated by drawings, where Figures 1 and 2 show implementation diagrams of preventing “poisoning” of an oxidizing agent by returning a part of the heat carrier from the outlet of the reaction vessel to its inlet; figure 3 and 4 are embodiments of loop-type devices; 5 and 6 are embodiments of submersible type devices; 7 is a graph of the level of etc.a. oxygen (a ol ), installed at the entrance to the reaction vessel, from the relative flow rate of the coolant in the return line, and Fig. 8 shows the design of a device that has been experimentally tested.
На фиг.1-6 приняты следующие обозначения: 1 - участок линии циркуляционного контура; 2 - линия возврата; 3 - реакционная емкость; 4 - эжектор; 5 - твердофазное средство окисления; 6 - нагреватель; 7 - нисходящая ветвь конвекционной петли; 8 - восходящая ветвь конвекционной петли; 9 - прямоточный участок; 10 - регулируемая система обогрева; 11 - емкость, подключенная к контуру; 12 - наружная труба; 13 внутренняя труба; 14 - сужение; 15 - отверстия в цилиндрической обечайке; 16 - цилиндрическая обечайка; 17 - кольцевой козырек-отбойник; 18 - выходное отверстие.Figure 1-6, the following notation: 1 - section of the line of the circulation circuit; 2 - return line; 3 - reaction vessel; 4 - ejector; 5 - solid-phase oxidation agent; 6 - heater; 7 - the descending branch of the convection loop; 8 - ascending branch of the convection loop; 9 - direct-flow section; 10 - adjustable heating system; 11 - capacity connected to the circuit; 12 - an external pipe; 13 inner pipe; 14 - narrowing; 15 - holes in the cylindrical shell; 16 - cylindrical shell; 17 - annular peak-chipper; 18 - outlet.
Сущность способов состоит в следующем.The essence of the methods is as follows.
Первый способ.The first way.
Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем включает следующие операции.A method for maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant includes the following operations.
Теплоноситель прокачивают через стальной циркуляционный контур 1.The coolant is pumped through a
В циркуляционный контур 1 вводят твердофазное средство окисления 5 и растворяют его в теплоносителе.A solid-
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают на уровне не ниже предельно допустимого значения.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is maintained at a level not lower than the maximum permissible value.
Предельно допустимое значение концентрации кислорода определяют по формулеThe maximum allowable oxygen concentration is determined by the formula
lgС=-0,33-2790/T+lgСs+lgjCPb,logС = -0.33-2790 / T + logС s + logjC Pb ,
где С - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас.%; Т - максимальная температура теплоносителя в контуре, К; Сs - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас.%; j - коэффициент термодинамической активности свинца в теплоносителе, обратные мас.%; СPb - концентрация свинца в теплоносителе, мас.%.where C is the concentration of oxygen dissolved in the coolant, wt.%; T is the maximum temperature of the coolant in the circuit, K; With s is the concentration of oxygen dissolved in the coolant at saturation at a temperature of T, wt.%; j is the coefficient of thermodynamic activity of lead in the coolant, the inverse wt.%; With Pb is the concentration of lead in the coolant, wt.%.
Твердофазное средство окисления 5 удерживают в проницаемой для теплоносителя реакционной емкости 3.The solid-
Удержание твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3, с одной стороны, обеспечивает отсутствие выноса твердой фазы в циркуляционный контур 1, а с другой стороны, дает возможность за счет локального изменения температуры в реакционной емкости 3 и/или расхода через нее регулировать скорость растворения средства окисления, т.е. поток растворенного кислорода, подаваемого в объем теплоносителя.The retention of the solid-
Теплоноситель прокачивают через реакционную емкость 3.The coolant is pumped through the
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода измеряют с помощью датчика концентрации кислорода.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is measured using an oxygen concentration sensor.
Возможность удержания твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3 в предлагаемом способе достигается тем, что его предварительно приготавливают путем прессования, термообработки, сплавления или комбинаций указанных видов обработки с приданием им заданной формы и структуры. Это обеспечивает получение твердофазного средства окисления 5 с известными физико-химическими и геометрическими параметрами, что, в свою очередь, позволяет сформировать средство окисления с заранее известными кинетическими характеристиками растворения (например, стационарный зернистый слой сферических гранул, прессованных из порошка оксида РbО) - зависимостью константы скорости растворения от температуры и расхода теплоносителя в зоне реакции растворения. Кроме того, удержание твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3 принципиально важно, так как, с одной стороны, обеспечивает отсутствие выноса твердой фазы в циркуляционный контур 1, а с другой стороны, дает возможность за счет локального изменения температуры в реакционной емкости 3 и/или расхода через нее регулировать скорость растворения средства окисления, т.е. поток растворенного кислорода, подаваемого в объем теплоносителя.The ability to hold the solid-
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают на заданном уровне, который по меньшей мере равен предельно допустимой концентрации кислорода, растворенного в теплоносителе, путем изменения температуры теплоносителя в реакционной емкости 3. При этом для увеличения концентрации кислорода увеличивают температуру теплоносителя в реакционной емкости, а для уменьшения его концентрации уменьшают температуру теплоносителя через реакционную емкость 3.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is maintained at a predetermined level, which is at least equal to the maximum permissible concentration of oxygen dissolved in the coolant by changing the temperature of the coolant in the
В частном случае осуществления способа твердофазному средству окисления перед помещением в циркуляционный контур 1 придают заданную форму и структуру. Оксиды компонентов теплоносителя, используемые в качестве средства окисления, предварительно приготавливают путем прессования, термообработки, сплавления или комбинаций указанных видов обработки с приданием им заданной формы и структуры.In the particular case of the implementation of the method, the solid-state oxidizing agent is placed into the circulating
Второй способ.The second way.
Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем включает следующие операции.A method for maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant includes the following operations.
Теплоноситель прокачивают через стальной циркуляционный контур 1.The coolant is pumped through a
В циркуляционный контур 1 вводят твердофазное средство окисления 5 и растворяют его в теплоносителе.A solid-
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают на уровне не ниже предельно допустимого значения.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is maintained at a level not lower than the maximum permissible value.
Предельно допустимое значение концентрации кислорода определяют по формулеThe maximum allowable oxygen concentration is determined by the formula
lgC=-0,33-2790/T+lgCs+lgjCPb,lgC = -0.33-2790 / T + lgC s + lgjC Pb ,
где С - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас.%; T - максимальная температура теплоносителя в контуре, К; Сs - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас.%; j - коэффициент термодинамической активации свинца в теплоносителе, обратные мас.%; СPb - концентрация свинца в теплоносителе, мас.%.where C is the concentration of oxygen dissolved in the coolant, wt.%; T is the maximum temperature of the coolant in the circuit, K; With s is the concentration of oxygen dissolved in the coolant at saturation at a temperature of T, wt.%; j is the coefficient of thermodynamic activation of lead in the coolant, the inverse wt.%; With Pb is the concentration of lead in the coolant, wt.%.
Твердофазное средство окисления 5 удерживают в проницаемой для теплоносителя реакционной емкости 3.The solid-
Удержание твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3, с одной стороны, обеспечивает отсутствие выноса твердой фазы в циркуляционный контур 1, а с другой стороны, дает возможность за счет локального изменения температуры в реакционной емкости 3 и/или расхода через нее регулировать скорость растворения средства окисления, т.е. поток растворенного кислорода, подаваемого в объем теплоносителя.The retention of the solid-
Теплоноситель прокачивают через реакционную емкость 3.The coolant is pumped through the
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода измеряют с помощью датчика концентрации кислорода.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is measured using an oxygen concentration sensor.
Возможность удержания твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3 в предлагаемом способе достигается тем, что его предварительно приготавливают путем прессования, термообработки, сплавления или комбинаций указанных видов обработки с приданием им заданной формы и структуры. Это обеспечивает получение твердофазного средства окисления 5 с известными физико-химическими и геометрическими параметрами, что, в свою очередь, позволяет сформировать средство окисления с заранее известными кинетическими характеристиками растворения (например, стационарный зернистый слой сферических гранул, прессованных из порошка оксида РbО) - зависимостью константы скорости растворения от температуры и расхода теплоносителя в зоне реакции растворения. Кроме того, удержание твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3 принципиально важно, так как, с одной стороны, обеспечивает отсутствие выноса твердой фазы в циркуляционный контур 1, а с другой стороны, дает возможность за счет локального изменения температуры в реакционной емкости 3 и/или расхода через нее регулировать скорость растворения средства окисления, т.е. поток растворенного кислорода, подаваемого в объем теплоносителя.The ability to hold the solid-
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода измеряют с помощью датчика концентрации кислорода, и поддерживают ее на заданном уровне, который по меньшей мере равен предельно допустимой концентрации растворенного в теплоносителе кислорода, путем изменения расхода теплоносителя в реакционной емкости 3. При этом для увеличения концентрации кислорода увеличивают расход теплоносителя через реакционную емкость 3, а для уменьшения его концентрации уменьшают расход теплоносителя через реакционную емкость 3.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is measured using an oxygen concentration sensor, and it is maintained at a predetermined level, which is at least equal to the maximum permissible concentration of oxygen dissolved in the coolant, by changing the flow rate of the coolant in the
В частном случае осуществления способа твердофазному средству окисления перед помещением в циркуляционный контур 1 придают заданную форму и структуру. Оксиды компонентов теплоносителя, используемые в качестве средства окисления, предварительно приготавливают путем прессования, термообработки, сплавления или комбинаций указанных видов обработки с приданием им заданной формы и структуры.In the particular case of the implementation of the method, the solid-state oxidizing agent is placed into the circulating
Третий способ.The third way.
Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем включает следующие операции.A method for maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant includes the following operations.
Теплоноситель прокачивают через стальной циркуляционный контур 1.The coolant is pumped through a
В циркуляционный контур 1 вводят твердофазное средство окисления 5 и растворяют его в теплоносителе.A solid-
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода поддерживают на уровне не ниже предельно допустимого значения.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is maintained at a level not lower than the maximum permissible value.
Предельно допустимое значение концентрации кислорода определяют по формулеThe maximum allowable oxygen concentration is determined by the formula
lgС=-0,33-2790/T+lgСs+lgjCPb,logС = -0.33-2790 / T + logС s + logjC Pb ,
где С - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода, мас.%; Т - максимальная температура теплоносителя в контуре, К; Сs - концентрация растворенного в теплоносителе кислорода при насыщении при температуре Т, мас.%; j - коэффициент термодинамической активации свинца в теплоносителе, обратные мас.%; СPb - концентрация свинца в теплоносителе, мас.%.where C is the concentration of oxygen dissolved in the coolant, wt.%; T is the maximum temperature of the coolant in the circuit, K; With s is the concentration of oxygen dissolved in the coolant at saturation at a temperature of T, wt.%; j is the coefficient of thermodynamic activation of lead in the coolant, the inverse wt.%; With Pb is the concentration of lead in the coolant, wt.%.
Твердофазное средство окисления 5 удерживают в проницаемой для теплоносителя реакционной емкости 3.The solid-
Удержание твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3, с одной стороны, обеспечивает отсутствие выноса твердой фазы в циркуляционный контур 1, а с другой стороны, дает возможность за счет локального изменения температуры в реакционной емкости 3 и/или расхода через нее регулировать скорость растворения средства окисления, т.е. поток растворенного кислорода, подаваемого в объем теплоносителя.The retention of the solid-
Теплоноситель прокачивают через реакционную емкость 3.The coolant is pumped through the
Концентрацию растворенного в теплоносителе кислорода измеряют с помощью датчика концентрации кислорода.The concentration of oxygen dissolved in the coolant is measured using an oxygen concentration sensor.
Возможность удержания твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3 в предлагаемом способе достигается тем, что его предварительно приготавливают путем прессования, термообработки, сплавления или комбинаций указанных видов обработки с приданием им заданной формы и структуры. Это обеспечивает получение твердофазного средства окисления 5 с известными физико-химическими и геометрическими параметрами, что, в свою очередь, позволяет сформировать средство окисления с заранее известными кинетическими характеристиками растворения (например, стационарный зернистый слой сферических гранул, прессованных из порошка оксида РbО) - зависимостью константы скорости растворения от температуры и расхода теплоносителя в зоне реакции растворения. Кроме того, удержание твердофазного средства окисления 5 в реакционной емкости 3 принципиально важно, так как, с одной стороны, обеспечивает отсутствие выноса твердой фазы в циркуляционный контур 1, а с другой стороны, дает возможность за счет локального изменения температуры в реакционной емкости 3 и/или расхода через нее регулировать скорость растворения средства окисления, т.е. поток растворенного кислорода, подаваемого в объем теплоносителя.The ability to hold the solid-
На вход в реакционную емкость 3 подают предварительно окисленный теплоноситель.At the entrance to the
Предлагаемая дополнительная подача окисленного теплоносителя с выхода из реакционной емкости 3 на вход в нее осуществляется с таким расчетом, чтобы количество подаваемого при этом растворенного в теплоносителе кислорода было достаточным для окисления отравляющих примесей, растворенных в теплоносителе, поступающем в реакционную емкость 3 из циркуляционного контура 1. Таким образом, на входе в реакционную емкость 3 производится "выжигание" отравляющих примесей, то есть перевод их в химически пассивную, оксидную форму. При такой схеме циркуляции в окрестности реакционной емкости 3 имеется три зоны, различных с точки зрения равновесных значений т.д.а. кислорода и отравляющих примесей. Наименьшее (по трем рассматриваемым зонам) значение т.д.а. кислорода аmin имеет теплоноситель, поступающий из циркуляционного контура 1, до его смешения с возвращаемым потоком. Согласно закону действующих масс минимальному значению т.д.а. кислорода соответствует максимальное (по трем зонам) равновесное значение т.д.а. отравляющих примесей (например, Fe) 
Условия, при которых достигаются необходимые значения апр могут быть проанализированы на основе рассмотрения уравнений баланса растворенных кислорода и растворенных примесей, составленных для участка между точкой подвода возвращаемого теплоносителя и реакционной емкостью 3.The conditions under which the necessary values of a pr are achieved can be analyzed based on a consideration of the equations of balance of dissolved oxygen and dissolved impurities, compiled for the area between the supply point of the returning coolant and the
Проведенные расчеты показывают, что требуемый уровень т.д.а. кислорода, обеспечивающий отсутствие отравления средства окисления, апр>10-3, достигается при G3/G1=0,10-0,15. Таким образом, расход теплоносителя G3, дополнительно подаваемого на вход в реакционную емкость 3, обеспечивающий необходимый уровень aпр>10-3, относительно невелик по сравнению с общим расходом теплоносителя G1, пропускаемого через устройство регулирования. Это указывает на то, что предложенный способ возврата части теплоносителя с выхода из реакционной емкости 3 на вход в нее осуществим на практике.The calculations show that the required level, etc.a. oxygen, ensuring the absence of poisoning of the oxidizing agent, and pr > 10 -3 , is achieved at G 3 / G 1 = 0.10-0.15. Thus, the flow rate of the coolant G 3 , additionally supplied to the inlet of the
В частном случае осуществления способа предварительно окисленный теплоноситель на вход в реакционную емкость 3 подают с ее выхода.In the particular case of the method, a pre-oxidized coolant is supplied to the entrance to the
Это позволяет предотвратить “отравление” твердофазного средства окисления растворенными в теплоносителе примесями компонентов конструкционных материалов.This helps to prevent “poisoning” of the solid-phase oxidation agent by impurities of components of structural materials dissolved in the coolant.
Устройства для поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем, используемые при осуществлении рассмотренных ранее способов, выполнены следующим образом.Devices for maintaining the corrosion resistance of a steel circulation loop with a lead-containing coolant, used in the implementation of the methods previously discussed, are made as follows.
Первое устройство.The first device.
Устройство содержит прямоточный участок 9, установленный в разъеме стального циркуляционного контура 1, эжектор 4, расположенный в прямоточном участке 9, реакционную емкость 3 с твердофазным средством окисления 5, расположенную в линии возврата 2 через реакционную емкость 3 окисленного теплоносителя.The device comprises a direct-
В устройстве входная и выходная части линии возврата 2 соединены соответственно с выходной частью прямоточного участка 9 и с сужением 14 эжектора 4.In the device, the input and output parts of the
В частных случаях исполнения устройства типа имеют место следующие конструктивные особенности.In particular cases of execution of a type device, the following design features take place.
Во-первых, реакционная емкость 3 может быть снабжена автономной системой обогрева.Firstly, the
Во-вторых, линия возврата 2 обработанного теплоносителя через реакционную емкость 3 выполнена в виде конвекционной петли, на восходящей ветви 8 которой расположена реакционная емкость 3, а нагреватель 6 снабжен системой регулирования температуры.Secondly, the
На фиг.3 представлен вариант выполнения устройства петлевого типа, в котором реакционная емкость 3 установлена в разъеме линии возврата 2.Figure 3 presents an embodiment of a loop-type device in which the
Данное устройство работает следующим образом.This device operates as follows.
Из линии циркуляционного контура 1 часть раскисленного теплоносителя направляется в прямоточный участок 9, из которого поступает в реакционную емкость 3 с удерживаемым в ней средством окисления 5, выполненным из предварительно подготовленных оксидов компонентов теплоносителя (например, в виде зернистого слоя сферических гранул, прессованных из порошкообразного оксида РbО), и по линии возврата 2 часть окисленного теплоносителя с помощью эжектора 4 возвращается в прямоточный участок 9 и далее - в линию циркуляционного контура 1. В реакционной емкости 3 раскисленный теплоноситель окисляется, после чего возвращается в прямоточный участок 9 и далее в основной циркуляционный контур 1. Предотвращение “отравления” твердофазного средства окисления 5 достигается за счет непрерывной подачи (возврата) части окисленного теплоносителя на вход в реакционную емкость 3. Повышение концентрации растворенного в теплоносителе кислорода происходит за счет растворения твердофазного средства окисления 5, удерживаемого в реакционной емкости 3, а регулирование скорости подачи растворенного кислорода в данном случае достигается за счет изменения температуры теплоносителя в реакционной емкости 3. Количество окисленного теплоносителя, возвращаемого на вход в реакционную емкость 3 по линии возврата 2, составляет относительно небольшую (примерно 10%) часть от общего расхода теплоносителя через прямоточный участок 9, исходя из чего температура теплоносителя в циркуляционном контуре 1 практически не изменяется в результате работы системы обогрева реакционной емкости 3.From the line of the
На фиг.4 представлен вариант исполнения устройства петлевого типа, в котором линия возврата 2 окисленного теплоносителя выполнена в виде конвекционной петли.Figure 4 presents an embodiment of a loop-type device in which the
При такой компоновке устройства обеспечивается возможность регулирования величины расхода теплоносителя по линии возврата 2 за счет изменения конвекционной тяги на восходящей ветви 8 конвекционной петли, обуславливаемой величиной перепада температуры между реакционной емкостью 3 и точкой подачи теплоносителя в прямоточный участок 9 и далее - в циркуляционный контур 1, создаваемого за счет работы автономного регулируемого по мощности нагревателя 6 реакционной емкости 3. Это, в частности, расширяет возможности устройства с точки зрения устранения эффекта “отравления”, т.к. уровень активности кислорода на входе в реакционную емкость 3 весьма чувствителен по отношению к величине расхода через линию возврата 2. Это видно из приведенного на фиг.7 графика зависимости уровня активности 
Дополнительным преимуществом устройства, выполненного в виде конвекционной петли, является то, что оно может быть применено для введения примесей в теплоноситель, находящийся в емкостях с покоящимся или ненаправленно движущимся теплоносителем. В случае же, когда побудителем расхода через линию возврата 2 является эжектор 4, оно может быть установлено на участках циркуляционного контура 1, представляющих собой канал замкнутого сечения (например, трубопровод), по которому прокачивается теплоноситель.An additional advantage of the device, made in the form of a convection loop, is that it can be used to introduce impurities into the coolant in containers with a resting or non-directionally moving coolant. In the case when the flow inducer through the
Описанные выше варианты устройств представляют собой устройства петлевого типа, в рамках которого циркуляция теплоносителя в объеме устройства, а также сообщение реакционной емкости 3 с циркуляционным контуром 1 обеспечивается за счет системы трубопроводов.The device options described above are loop-type devices, within which the circulation of the coolant in the device’s volume, as well as the communication of the
Второе устройство.The second device.
Устройство состоит из расположенной в корпусе реакционной емкости 3. Реакционная емкость 3 содержит средство окисления 5 и снабжена регулируемой системой обогрева 10. Выход и вход реакционной емкости сообщены между собой через линию возврата 2 части окисленного теплоносителя. Объем реакционной емкости 3 выполнен открытым с торцов для прохода теплоносителя и вертикально размещен в подключенной к циркуляционному контуру 1 емкости.The device consists of a
В частных случаях исполнения устройства имеют место следующие конструктивные особенности.In particular cases of device execution, the following design features take place.
Во-первых, линия возврата 2 выполнена по меньшей мере в виде одной трубы или в виде кольцевого канала.Firstly, the
Во-вторых, реакционная емкость 3 расположена в открытом по торцам для прохода теплоносителя кольцевом зазоре, образованном наружной 12 и внутренней 13 трубами, а во внутренней трубе 13, заглушенной снизу, размещен нагревательный элемент регулируемой системы обогрева 10.Secondly, the
В-третьих, нижняя часть наружной трубы имеет сужение, к которому подведена выходная часть линии возврата.Thirdly, the lower part of the outer pipe has a narrowing to which the output part of the return line is connected.
В-четвертых, наружная труба 12 размещена внутри имеющей отверстия 15 для прохода теплоносителя цилиндрической обечайки 16 и образует с ней кольцевой канал, нижний торец цилиндрической обечайки 16 заглушен, а верхний - частично перекрыт, в плане, кольцевым козырьком-отбойником 17.Fourth, the
На фиг.5 представлен вариант исполнения устройства погружного типа с линией возврата 2 в виде трубы.Figure 5 presents an embodiment of a submersible type device with a
Отличие устройств погружного типа от устройств петлевого типа состоит в том, что реакционная емкость 3 выполнена открытой с торцов и вертикально размещена в подключенной к циркуляционному контуру 1 емкости 11 с покоящимся или ненаправленно движущимся теплоносителем. Такая компоновка расширяет возможности привязки устройства к реальным циркуляционным контурам за счет использования существующих в составе контуров емкостей, например компенсаторов объема.The difference between immersion-type devices and loop-type devices is that the
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Циркуляционный контур 1 заполняется теплоносителем с таким расчетом, чтобы устройство было полностью погружено в него. С помощью регулируемой системы обогрева 10 осуществляется разогрев теплоносителя в реакционной емкости 3 до температуры, превышающей температуру теплоносителя в ней 11. При этом вдоль оси устройства за счет сил естественной конвекции создается тяга и, таким образом, теплоноситель прокачивается через твердофазное средство окисления 5, в результате растворения которого происходит увеличение концентрации (активности) растворенного кислорода в объеме реакционной емкости 3. Теплоноситель с высокой активностью кислорода (а~10-1) из реакционной емкости 3 через ее верхний открытый торец поступает в основную массу теплоносителя, обеспечивая требуемый уровень активности (концентрации) кислорода в циркуляционном контуре 1. Часть теплоносителя с высокой активностью кислорода с выхода из реакционной емкости 3 отбирается и по линии возврата 2 за счет подсасывающего действия сужения 14 подается на вход в реакционную емкость 3, где смешивается с теплоносителем, обладающим низким уровнем активности (а~10-6), поступающим в устройство через нижнюю открытую часть наружной трубы 12. Таким образом, на входе в реакционную емкость 3 устанавливается промежуточный уровень активности (а~10-3), при котором отсутствует “отравление” твердофазного средства окисления 5 растворенными примесями конструкционных материалов. В процессе работы устройства поток растворенного кислорода и расход теплоносителя через реакционную емкость 3 регулируется путем изменения мощности нагревателя 10.The proposed device operates as follows. The
На фиг.6 представлен второй вариант устройства погружного типа с цилиндрической обечайкой 16.Figure 6 presents a second embodiment of a submersible type device with a
При таком принципе организации возврата теплоносителя не требуется наличия сужения в нижней части наружной трубы 12. Это позволяет размещать средство окисления 3 практически по всей высоте устройства, что существенно увеличивает его полезный объем. За счет того что цилиндрическая обечайка 16 выполнена заглушенной снизу, обеспечивается защита реакционной емкости 3 от попадания в нее снизу взвешенных в теплоносителе примесей, которые могли бы забивать проходные сечения реакционной емкости 3.With this principle, the organization of the return of the coolant does not require a narrowing in the lower part of the
В рабочем положении устройство должно быть полностью погружено в теплоноситель. При этом оно работает следующим образом. При включении системы обогрева 10, в результате подогрева теплоносителя в реакционной емкости 3, через нее устанавливается циркуляция за счет действия сил естественной конвекции. Основной тракт движения теплоносителя: из окружающего реакционную емкость 3 объема, через отверстия 15, вниз по кольцевому зазору 2, через реакционную емкость 3 (снизу вверх). При прохождении теплоносителя через реакционную емкость 3, в результате растворения твердофазного средства окисления 5, происходит увеличение концентрации (термодинамической активности) растворенного в теплоносителе кислорода. Обогащенный кислородом теплоноситель, выходящий из реакционной емкости 3, поступает в циркуляционный контур 1 через выходное отверстие 18, образованное кольцевым козырьком-отбойником 17 в верхнем торце цилиндрической обечайки 16. Часть теплоносителя, выходящего из реакционной емкости 3, отразившись от козырька-отбойника 17, направляется в кольцевой канал 2, где, двигаясь вниз, смешивается с теплоносителем, поступающим в устройство через отверстия 15.In the operating position, the device must be completely immersed in the coolant. Moreover, it works as follows. When you turn on the
Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.
В ходе проведения коррозионных испытаний на стенде ГНЦ РФ ФЭИ, кроме решения основной задачи - исследования стойкости конструкционных материалов, было апробировано устройство (фиг.7) для поддержания требуемых уровней (концентрации) т.д.а. кислорода в свинцовом теплоносителе.In the course of corrosion tests at the stand of the SSC RF IPPE, in addition to solving the main problem - studying the resistance of structural materials, a device was tested (Fig. 7) to maintain the required levels (concentration) etc.a. oxygen in a lead coolant.
Целью экспериментальной работы было подтверждение возможности поддержания термодинамической активности кислорода в заданном диапазоне в течение длительного периода времени при циркуляции свинцового теплоносителя в контуре указанного стенда.The aim of the experimental work was to confirm the possibility of maintaining the thermodynamic activity of oxygen in a given range for a long period of time with the circulation of lead coolant in the circuit of the specified stand.
Параметры эксперимента:Experiment Parameters:
- зачетное время непрерывной работы: 1000 часов;- set-off time of continuous operation: 1000 hours;
- максимальная температура (рабочий участок): 650°С;- maximum temperature (working area): 650 ° C;
- минимальная температура (холодильник, циркуляционный насос): 400°С;- minimum temperature (refrigerator, circulation pump): 400 ° C;
- скорость теплоносителя: 1-2 м/с;- coolant speed: 1-2 m / s;
- диапазон заданной ТДА кислорода: Е=405-455 mV при 650°С (С[О]=2·10-6-4·10-6% мас.).- the range of the specified oxygen TDA: E = 405-455 mV at 650 ° C (C [O] = 2 · 10 -6 -4 · 10 -6 % wt.).
В результате применения устройства с твердофазным средством окисления обеспечено поддержание заданной концентрации растворенного кислорода в течение более 1000 часов как за счет регулирования расхода свинца через массообменное устройство, так и путем создания конвекционного расхода при повышении температуры в реакционной емкости с помощью электрических нагревателей.As a result of the use of a device with a solid-phase oxidation agent, it was possible to maintain a given concentration of dissolved oxygen for more than 1000 hours both by regulating the flow rate of lead through the mass transfer device and by creating convection flow with increasing temperature in the reaction vessel using electric heaters.
Таким образом, предлагаемые способы и устройства обеспечивают поддержание коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем. При этом исключается вынос твердой оксидной фазы из реакционной емкости в контур и “отравление” средства окисления растворенными в теплоносителе примесями конструкционных материалов.Thus, the proposed methods and devices ensure the maintenance of the corrosion resistance of the steel circulation circuit with a lead-containing coolant. In this case, the removal of the solid oxide phase from the reaction vessel to the circuit and “poisoning” of the oxidation means with structural materials impurities dissolved in the coolant are excluded.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003126886/02A RU2246561C1 (en) | 2003-09-03 | 2003-09-03 | Method and device for maintaining corrosion resistance of steel circulating circuit carrying lead-containing coolant (alternatives) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003126886/02A RU2246561C1 (en) | 2003-09-03 | 2003-09-03 | Method and device for maintaining corrosion resistance of steel circulating circuit carrying lead-containing coolant (alternatives) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2246561C1 true RU2246561C1 (en) | 2005-02-20 |
| RU2003126886A RU2003126886A (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=35218756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003126886/02A RU2246561C1 (en) | 2003-09-03 | 2003-09-03 | Method and device for maintaining corrosion resistance of steel circulating circuit carrying lead-containing coolant (alternatives) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2246561C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2481140C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Mass exchanger with continuous feed of gas |
| RU2485215C2 (en) * | 2010-09-15 | 2013-06-20 | Кабусики Кайся Тосиба | Monitoring method of corrosion protection in power plant |
| RU2510291C2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Mass exchanger with discrete feed of gas |
| WO2015030625A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Mass transfer apparatus |
| RU2571239C1 (en) * | 2014-09-30 | 2015-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method to detect speed of steel corrosion in lead coolant |
| EP3163581A4 (en) * | 2014-06-11 | 2018-01-03 | Joint Stock Company "Akme-Engineering" | Method and device for regulating the concentration of oxygen in a reactor facility, and nuclear reactor facility |
| CN111812969A (en) * | 2020-06-30 | 2020-10-23 | 浙江高晟光热发电技术研究院有限公司 | Dissolved oxygen control device and dissolved oxygen control system |
-
2003
- 2003-09-03 RU RU2003126886/02A patent/RU2246561C1/en active
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2485215C2 (en) * | 2010-09-15 | 2013-06-20 | Кабусики Кайся Тосиба | Monitoring method of corrosion protection in power plant |
| RU2481140C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Mass exchanger with continuous feed of gas |
| RU2510291C2 (en) * | 2011-12-29 | 2014-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Mass exchanger with discrete feed of gas |
| JP2016533887A (en) * | 2013-08-26 | 2016-11-04 | ジョイント ストック カンパニー“アクメ−エンジニアリング” | Mass transmission device |
| RU2547104C2 (en) * | 2013-08-26 | 2015-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Mass-transfer apparatus |
| CN105492114A (en) * | 2013-08-26 | 2016-04-13 | 阿科姆工程合资(控股)公司 | Mass transfer apparatus |
| KR20160047497A (en) * | 2013-08-26 | 2016-05-02 | 조인트 스탁 컴퍼니 ″아크메-엔지니어링″ | Mass transfer apparatus |
| WO2015030625A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Mass transfer apparatus |
| CN105492114B (en) * | 2013-08-26 | 2017-07-04 | 阿科姆工程合资(控股)公司 | A kind of circulating mass transfer apparatus |
| US9694335B2 (en) | 2013-08-26 | 2017-07-04 | Joint Stock Company “Akme-Engineering” | Mass transfer apparatus |
| EP3056266A4 (en) * | 2013-08-26 | 2017-07-19 | Joint Stock Company "Akme-Engineering" | Mass transfer apparatus |
| EA030407B1 (en) * | 2013-08-26 | 2018-07-31 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Mass transfer apparatus for use in power installations with liquid-metal heat carriers |
| KR101954286B1 (en) | 2013-08-26 | 2019-03-05 | 조인트 스탁 컴퍼니 ″아크메-엔지니어링″ | Mass transfer apparatus |
| EP3163581A4 (en) * | 2014-06-11 | 2018-01-03 | Joint Stock Company "Akme-Engineering" | Method and device for regulating the concentration of oxygen in a reactor facility, and nuclear reactor facility |
| RU2571239C1 (en) * | 2014-09-30 | 2015-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method to detect speed of steel corrosion in lead coolant |
| CN111812969A (en) * | 2020-06-30 | 2020-10-23 | 浙江高晟光热发电技术研究院有限公司 | Dissolved oxygen control device and dissolved oxygen control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003126886A (en) | 2005-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2246561C1 (en) | Method and device for maintaining corrosion resistance of steel circulating circuit carrying lead-containing coolant (alternatives) | |
| Sano et al. | Fluid flow and mixing characteristics in a gas-stirred molten metal bath | |
| US4448611A (en) | Process for improving the corrosion resistance of ferrous metal parts | |
| JP2010506901A5 (en) | ||
| KR102008852B1 (en) | System for purifying a gaseous medium of hydrogen and method for the use thereof | |
| CN109478437A (en) | The method that metal surface in a kind of pair of nuclear energy power generation factory carries out decontamination | |
| RU2587179C2 (en) | Optimised method for processing wastes by hydrothermal treatment | |
| RU2545517C1 (en) | Nuclear reactor with liquid metal heat carrier, system for control over oxygen thermodynamic activity in said reactors and method of control over oxygen thermodynamic activity | |
| JPH08327786A (en) | Method for reduction of crack growth speed of underwater metal component | |
| CA3005697A1 (en) | Nuclear power plant and method for operating a nuclear power plant | |
| EP0429351A1 (en) | Method and apparatus for removing impurities from a molten metal bath for hot dipping a steel strip | |
| JP2003185787A (en) | Method for preventing corrosion of structural member for liquid metal coolant | |
| CA2034037C (en) | Redox-potential control | |
| EP0829556A1 (en) | Method of maintaining the corrosion resistance of a steel circulation system with a lead-containing coolant | |
| RU2481140C1 (en) | Mass exchanger with continuous feed of gas | |
| Martynov et al. | Analysis of the present status of lead and lead-bismuth coolant technology | |
| JP4708395B2 (en) | Cooling system and operation management method thereof | |
| US20030194345A1 (en) | High temperature cooling system and method | |
| DE3375026D1 (en) | Process for continuously regenerating a flux bath in the hot tip galvanizing of steel work pieces | |
| JP2003185788A (en) | Method and apparatus for controlling concentration of oxygen dissolved in liquid metal | |
| FR2414559A1 (en) | FERRO-MANGANESE REFINING PROCESS | |
| EP3093369A1 (en) | Method for inner-contour passivation of steel surfaces of nuclear reactor | |
| Di Gabriele et al. | Oxygen monitoring in the natural convection loop COLONRI I | |
| RU2547104C2 (en) | Mass-transfer apparatus | |
| Askhadullin et al. | Strategies of maintaining appropriate technology of heavy liquid metal coolants in advanced nuclear power plants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120207 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130307 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20141024 |