除鹽水生產(chǎn)技術(shù)在核電站中的應(yīng)用

許 磊

（中國核電工程有限公司調(diào)試中心鄭州分部，河南 鄭州 450052）

除鹽水生產(chǎn)技術(shù)是通過過濾及離子交換等手段去除水中雜質(zhì)和鹽類離子的一種水處理技術(shù)，通常用到的處理工藝有：多介質(zhì)過濾、超濾、反滲透過濾、陰陽離子交換等。近年來，隨著我國核電事業(yè)的快速發(fā)展，除鹽水生產(chǎn)技術(shù)在核電站水處理中的應(yīng)用也得到迅速發(fā)展。一般來說，核電站的工作區(qū)域可以劃分為核島、常規(guī)島和BOP，核電站除鹽水是為了滿足這些區(qū)域用戶的用水需求。根據(jù)各用戶對于水質(zhì)的要求不同，生產(chǎn)出來的除鹽水分別通過核島除鹽水分配系統(tǒng)管網(wǎng)和常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)管網(wǎng)分配至各個用戶。核電站除鹽水生產(chǎn)工藝采用雙濾料過濾、反滲透過濾、陽陰床離子交換等工藝過程結(jié)合起來去除原水中的大部分懸浮物雜質(zhì)，并將水的濁度、鈉離子、硅離子、電導(dǎo)率等控制在一定的范圍內(nèi)，同時通過加氨等措施，為不同分配系統(tǒng)管網(wǎng)用戶生產(chǎn)出不同PH值的除鹽水。除鹽水水質(zhì)對于保證核電站一回路冷卻劑和熱力系統(tǒng)各部分具有良好的水、汽品質(zhì),防止設(shè)備的結(jié)垢、積鹽和腐蝕,保證核電站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有十分重要的意義。該技術(shù)與工業(yè)常規(guī)的軟化處理技術(shù)相似，但是工藝過程更為復(fù)雜，下面對該技術(shù)的工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1、工藝過程

核電站除鹽水生產(chǎn)技術(shù)工藝流程為：原水→雙濾料過濾器→保安過濾器→高壓泵→反滲透裝置→反滲透產(chǎn)水箱→除碳器→淡水泵→陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器 →核島除鹽水箱→加氨→常規(guī)島除鹽水箱

除鹽工藝主要包括以下幾個子工藝：過濾工藝、反滲透預(yù)脫鹽工藝、除鹽工藝（陽、陰離子交換器除鹽工藝、混合離子交換器除鹽工藝）。

過濾工藝：處理淡水廠來的清水，去除水中的懸浮物等雜質(zhì)。過濾工藝通過雙濾料過濾器來實現(xiàn)，其內(nèi)裝石英砂和無煙煤，當(dāng)含有懸浮物顆粒的水進(jìn)入過濾器后，濾料表面對懸浮物產(chǎn)生吸附作用，濾料縫隙對于懸浮物起篩濾作用。

反滲透工藝：反滲透預(yù)脫鹽是在壓力作用下，利用反滲透半透膜上眾多的孔，這些孔的大小與水分子相當(dāng)，由于細(xì)菌、病毒、大部分有機(jī)污染物和水合離子均比水分子大很多，因此不能夠通過反滲透半透膜，而與透過反滲透膜的水相分離。

除鹽工藝：除鹽工藝的功能是處理反滲透工藝來水，以滿足電站核島、常規(guī)島及BOP用戶對除鹽水水質(zhì)及水量的要求。除鹽工藝去除經(jīng)過過濾和反滲透工藝的水中的溶解鹽。水中的陽、陰離子被離子交換樹脂中相應(yīng)的氫離子和氫氧根離子交換，得到一級除鹽水，然后一級除鹽水經(jīng)過混合離子交換器得到滿足用戶要求的除鹽水。

2、核電站除鹽水工藝的特點(diǎn)

2.1 嚴(yán)格控制出水水質(zhì)

普通的工業(yè)水軟化處理技術(shù)僅僅是降低或除去水中的鈣鎂離子的含量，而核電站除鹽水生產(chǎn)工藝能夠去除水中絕大部分的鹽離子，并將濁度、鈉離子、硅離子和電導(dǎo)率控制在一定的水平以內(nèi)，如某核電站的原水水質(zhì)指標(biāo)如下表所示：

單位：色度：度；透明度：cm；電導(dǎo)率：μs/cm；其余以mg/1計；硬度、總堿度以CaCO3計

除鹽水生產(chǎn)工藝出水水質(zhì)指標(biāo)為：電導(dǎo)率(25℃)<0.1μs/cm；CL 一和 F 一 <100μg/1；SiO2<20μg/1；Na+<10μg/1；懸浮物 <50μg/1；PH值=7。核島除鹽水分配管網(wǎng)用戶的水質(zhì)與上述水質(zhì)要求相同。常規(guī)島除鹽水分配管網(wǎng)用戶的水質(zhì)指標(biāo)為：電導(dǎo)率=4μs/cm；PH值=9；氨=0.5mg/1除上述指標(biāo)外其余指標(biāo)與除鹽水生產(chǎn)工藝的出水水質(zhì)相同。由此可見，核電站除鹽水生產(chǎn)工藝對于出水水質(zhì)的要求明顯要更加嚴(yán)格。

2.2 高安全性要求

由于核電站的設(shè)計安全性要求很高，除鹽水生產(chǎn)工藝作為全電站的除鹽水來源，在設(shè)計上，該工藝系統(tǒng)一般采用的是冗余設(shè)計，除鹽生產(chǎn)工藝分為兩列，每一列都包含有相應(yīng)的雙濾料過濾器、反滲透裝置、陰陽床和混床等除鹽工藝裝置，這樣就能夠保證在一列除鹽裝置由于進(jìn)入再生或其他原因停運(yùn)時 另一列仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。

3、生產(chǎn)工藝的運(yùn)行與控制

在正常運(yùn)行期間，各工藝裝置的運(yùn)行是完全自動化的，同時操作人員也可以通過程控對工藝的各部分實行手動控制。

3.1 過濾部分。當(dāng)雙濾料過濾器達(dá)到設(shè)定的制水量時，該設(shè)備自動退出，停止運(yùn)行，進(jìn)行反沖洗恢復(fù)其過濾能力，備用設(shè)備自動投入運(yùn)行以滿足生產(chǎn)需要。

3.2 除鹽部分。當(dāng)某列除鹽裝置達(dá)到設(shè)定的制水量或出水水質(zhì)不符合要求時，該列停止運(yùn)行，如果該列達(dá)到設(shè)定制水量，則開始再生；如果未達(dá)到設(shè)定制水量，但出水水質(zhì)不合格，則由操作人員確定如何處理。在再生時，可以對陽離子交換器和陰離子交換器再生；或者對陽離子交換器、陰離子交換器和一級混合離子交換器再生；或者對陽離子交換器、陰離子交換器和一、二級混合離子交換器再生。

這三種再生的運(yùn)行是根據(jù)該系列制水量設(shè)定值和初次運(yùn)行開始停運(yùn)再生的次數(shù)自動確定的。陽離子交換器和陰離子交換器再生約10次后，一級混合離子交換器再生一次，一級混合離子交換器再生2次后，二級混合離子交換器再生一次。這三部分之間按倍數(shù)關(guān)系確定，但各部分再生是相互獨(dú)立并依次進(jìn)行的。

3.3 廢液中和排放。離子交換器再生產(chǎn)生的廢液依靠重力自動地排至兩個中和池中的一個，當(dāng)一個池充滿后關(guān)閉進(jìn)水閥，廢液被引入另一個中和池，充滿廢液的中和池開始進(jìn)行中和排放。首先由鼓風(fēng)機(jī)提供壓縮空氣對廢液進(jìn)行空氣攪拌，然后用排水泵使廢液打循環(huán)，檢測PH值是否合格，滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)后排至排水管網(wǎng)。若檢測PH值不合格，則偏酸加堿，偏堿加酸，然后再通過鼓風(fēng)機(jī)攪拌、排水泵打循環(huán)，檢測PH值是否合格。經(jīng)過反復(fù)，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)后，排入排水管網(wǎng)。

3.4 加氨。加氨設(shè)備采用的是兩泵兩箱式，加氨部分為自動控制，配氨部分為手動控制，配液濃度為0.5%。

4、應(yīng)注意事項

⑴加酸堿時，工藝系統(tǒng)設(shè)計的是沒有低位酸堿槽的，酸堿直接由槽車打到高位酸堿槽。若槽車沒有自帶的計量泵，酸堿量則無法控制。因此，系統(tǒng)中最好加設(shè)低位酸堿槽或是槽車自帶計量泵。⑵送往常規(guī)島除鹽水分配管網(wǎng)的除鹽水需要加氨，加氨量要求除鹽水在常溫25℃時PH值為9，一般設(shè)計是直接測PH值，但也可以通過測電導(dǎo)率來確定，水的PH值與電導(dǎo)率之間存在對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，并且電導(dǎo)率受溫度等外部條件的影響較小。⑶如取水水質(zhì)較好的地區(qū)可以用超濾裝置代替雙濾料和反滲透裝置，同時，可以采用兩級混床代替陰陽混床搭配的工藝結(jié)構(gòu)，這樣就能夠明顯降低運(yùn)行成本，以使得電站運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。⑷不同廠家的不同材質(zhì)的反滲透膜在抗污染能力、去除污染物的能力、產(chǎn)水量等方面的性能會有所不同，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)合理選擇。

結(jié)論。除鹽水生產(chǎn)技術(shù)在核電站除鹽水供應(yīng)中發(fā)揮了重要的作用，其工藝簡單明了，操作方便，但它也具有一些自身的特點(diǎn)，在實際應(yīng)用中應(yīng)注意靈活運(yùn)用，合理選擇除鹽水處理工藝，可以延長除鹽裝置的使用壽命，降低水處理成本，提高水處理水質(zhì)。

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