1000 MW機(jī)組凝結(jié)水精處理混床投停時(shí)跑樹脂分析

黃校春

（1.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230026；2.國(guó)電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225327）

隨著大容量高參數(shù)直流爐火電廠、大容量先進(jìn)壓水堆核電站的普遍應(yīng)用，鍋爐、蒸汽發(fā)生器對(duì)給水品質(zhì)的要求越來越高，而給水水質(zhì)的好壞則在很大程度上決定了凝結(jié)水的水質(zhì)，為提高汽水品質(zhì)、提高機(jī)組的安全性、縮短機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間，凝結(jié)水的處理已經(jīng)成為電廠熱力系統(tǒng)水處理中極為重要的一環(huán)［1］。凝結(jié)水精處理裝置的安全、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于鍋爐、蒸汽發(fā)生器的給水質(zhì)量起著關(guān)鍵作用［2］，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞程度及出水品質(zhì)直接影響著鍋爐、蒸汽發(fā)生器給水的品質(zhì)，影響著機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行［1］。

在實(shí)際運(yùn)行中，混床存在著投停跑樹脂的問題，對(duì)此需要分析研究解決。壓水堆核電站常規(guī)島部分的二回路系統(tǒng)由一系列設(shè)備及系統(tǒng)組成。它與常規(guī)火力發(fā)電廠的相應(yīng)部分相似［3-5］。本文以某1000 MW超超臨界機(jī)組凝結(jié)水精處理混床發(fā)生的兩個(gè)該類問題為例，探討此問題。

1 1000 MW超超臨界機(jī)組凝結(jié)水精處理混床系統(tǒng)情況

某1000 MW超超臨界機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)配置4×33.3%高速混床，如圖1所示。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一套精處理單元、一套再生單元、一套輔助單元和一套用于凝結(jié)水處理的自動(dòng)控制系統(tǒng)。每套精處理混床單元由4臺(tái)精處理高速混床、4臺(tái)樹脂捕捉器、1臺(tái)再循環(huán)泵和2套旁路系統(tǒng)組成；精處理的體外再生單元由分離塔、陰再生塔、陽(yáng)再生塔和廢水樹脂捕捉器組成；輔助單元由羅茨風(fēng)機(jī)、熱水箱、壓縮空氣儲(chǔ)罐、酸堿計(jì)量箱、酸堿計(jì)量泵等組成。

再生系統(tǒng)采用體外再生三塔（高塔法）系統(tǒng)。樹脂輸送、再生步驟為：將混床失效樹脂送到樹脂分離塔；樹脂分離塔內(nèi)反洗分層；樹脂分離塔內(nèi)上部陰樹脂輸送到陰再生塔內(nèi)；樹脂分離塔內(nèi)下部陽(yáng)樹脂輸送到陽(yáng)再生塔內(nèi)；樹脂分離塔內(nèi)中間層混雜樹脂留待參與下一套樹脂平衡、分離；分別對(duì)陰陽(yáng)樹脂進(jìn)行再生；將再生好的陰樹脂送到陽(yáng)再生塔內(nèi)貯存、混合、備用。再生好的備用樹脂再輸送至混床備用。

2 混床投運(yùn)過程中跑樹脂（#1B精處理混床投運(yùn)跑陰樹脂）

2.1 事情經(jīng)過與現(xiàn)象

2008年12月20日夜班，1號(hào)機(jī)組大修后啟動(dòng)。3：40程序投運(yùn)凝水#1A、#1B、#1C精處理混床，4：20結(jié)束。現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)#1B混床附近地面上有大量的陰樹脂，如圖2所示。

2.2 跑樹脂原因分析

分析混床投運(yùn)程序（注：DCS畫面中細(xì)分為“充水”→“充水結(jié)束”→“升壓”→“再循環(huán)”→“開進(jìn)出水閥”→“投運(yùn)”），如表1所示。

圖1 高速混床處理系統(tǒng)Fig.1 High-speed mixed-bed treatment systems

圖2 #1B混床附近地面上跑出的大量陰樹脂F(xiàn)ig.2 A large number of anion resin run from mixed-bed to the ground near mixed-bed #1B

從以上步驟來看，投運(yùn)程序沒有問題。然而，仔細(xì)分析此次投運(yùn)過程，則發(fā)現(xiàn)#1A混床投運(yùn)到再循環(huán)步驟時(shí)，#1B混床也開始投運(yùn)到充水步驟，結(jié)果使得壓力經(jīng)“#1A混床—#1A混床再循環(huán)閥—再循環(huán)母管—#1B混床再循環(huán)閥—#1B混床—#1B混床排氣閥”傳遞，導(dǎo)致#1B混床樹脂出現(xiàn)反洗分層，而混床頂部多孔板與混床本體有間隙，樹脂則是從這里通過頂部排氣閥進(jìn)入混床排水池內(nèi)部，使得陰樹脂跑出混床。

#1A混床投運(yùn)到再循環(huán)步驟時(shí)，#1B混床也開始投運(yùn)到升壓步驟，在壓力的作用下，導(dǎo)致#1B混床樹脂出現(xiàn)反洗分層，陰樹脂被水通過排氣閥從排氣管帶出，使得陰樹脂跑出混床，是造成跑陰樹脂的主要原因。

表1 混床投運(yùn)程序Table1 Mixed-bed operation program

2.3 防范措施

1）高速混床投運(yùn)時(shí)，只能單個(gè)投運(yùn)，不能兩個(gè)或多個(gè)混床同時(shí)投運(yùn)；要在一個(gè)混床完全投好并且就地檢查正常的情況下，方可投運(yùn)下一個(gè)混床。

2）投運(yùn)混床時(shí)，最好安排人員在現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

3 混床停運(yùn)過程中跑樹脂（2號(hào)機(jī)精處理混床陰樹脂缺失）

3.1 事情經(jīng)過

2010年12月26日中班，#2A混床到達(dá)周期制水量退出運(yùn)行后，#2A混床內(nèi)樹脂（編號(hào)為#3樹脂）輸送至分離塔，陽(yáng)塔內(nèi)備用樹脂（#2樹脂）輸送至#2A混床。#3樹脂分離時(shí)發(fā)現(xiàn)陰樹脂位于陰塔中間窺視孔以下看不見，陽(yáng)樹脂量正常。后安排將#2B混床內(nèi)樹脂（#1樹脂）也輸送至分離塔參與平衡。#1樹脂分離后也將陰樹脂送至陰塔，陰塔內(nèi)樹脂高度位于陰塔中間窺視孔下邊緣（#1、#3兩套樹脂的陰樹脂合在一起仍不夠一套的量），初步判斷缺失陰樹脂達(dá)4.9 m3，包括混脂層0.9 m3。將塔內(nèi)樹脂再生完畢后于陽(yáng)塔備用。

12月28日下午，打開#2B混床人孔門、樹脂捕捉器檢查，確認(rèn)#2B混床內(nèi)樹脂輸送干凈，但發(fā)現(xiàn)#2B混床進(jìn)水裝置與床體結(jié)合面有10×0.5 mm寬的縫隙，樹脂輸送管與多孔板接縫處約有3×8 mm局部縫隙，進(jìn)水裝置的水帽上有樹脂，而樹脂捕捉器出水側(cè)干凈沒有樹脂。

12月29日早班，打開樹脂捕捉器，檢查樹脂捕捉器進(jìn)水側(cè)也干凈沒有樹脂，用潛水泵將2號(hào)機(jī)混床排水池內(nèi)水排盡后，檢查發(fā)現(xiàn)混床排水池池底內(nèi)約3.5 m3的樹脂。

3.2 跑樹脂原因分析

進(jìn)一步檢查DCS數(shù)據(jù)，12月18日5：55：46#2C混床在停運(yùn)卸壓的過程中，床內(nèi)有0.75 MPa的壓力（#2C混床出口氣動(dòng)閥內(nèi)漏所致），而卸壓閥直至6：01：44才關(guān)閉，前后持續(xù)6 min。正常卸壓時(shí)間一般10～15 s。

#2B混床頂部多孔板與混床本體的間隙偏大，混床的內(nèi)部水帽及螺絲也有少許松動(dòng)，從此現(xiàn)象分析，樹脂是從這里通過頂部排氣閥進(jìn)入混床排水池內(nèi)部。結(jié)合運(yùn)行操作過程進(jìn)行分析，2號(hào)機(jī)精處理陰樹脂缺失的原因是：混床在卸壓時(shí)，卸壓閥長(zhǎng)時(shí)間打開，而床內(nèi)壓力沒有短時(shí)間卸掉（出水氣動(dòng)閥異常），是造成跑樹脂的主要原因，在壓力的作用下，樹脂被水通過卸壓閥從排氣管帶出。“卸壓”步序設(shè)計(jì)為床內(nèi)壓力≤0.10 MPa才關(guān)卸壓閥是造成跑樹脂的次要原因。

3.3 防范措施

1）“卸壓”步序原設(shè)計(jì)為床內(nèi)壓力≤0.10 MPa，關(guān)卸壓閥。增加一個(gè)保護(hù)，如果15 s內(nèi)床內(nèi)壓力卸不掉（說明進(jìn)、出水氣動(dòng)閥有內(nèi)漏，檢修處理），卸壓閥就關(guān)閉，無須壓力≤0.10 MPa才關(guān)閉卸壓閥。

2）對(duì)#2C混床出水氣動(dòng)閥解體檢查。對(duì)進(jìn)、出水氣動(dòng)閥檢修，消除內(nèi)漏；對(duì)出口蝶閥進(jìn)行重新校訂。

3）將出口蝶閥關(guān)指令延遲10 s后進(jìn)行泄壓操作。

4）復(fù)緊混床進(jìn)水裝置多孔板螺絲。

5）對(duì)各混床進(jìn)水裝置的縫隙用環(huán)氧樹脂堵塞（該問題也能導(dǎo)致跑一點(diǎn)樹脂，但不是主要問題。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)混床投運(yùn)第一步混床“充水”時(shí)，開啟混床排氣閥、進(jìn)脂沖洗總閥、進(jìn)脂閥后，堆積于進(jìn)水裝置以上的樹脂、甚至床體內(nèi)的樹脂能從混床排氣管排至混床排水池內(nèi)，但數(shù)量較少。經(jīng)潛水泵排水檢查，1號(hào)機(jī)組運(yùn)行3年，其混床排水池內(nèi)累計(jì)積存不到0.5 m3樹脂）。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)混床投停過程中跑樹脂的問題要高度重視。在投停過程中要多加留心，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)分析、處理。加強(qiáng)巡檢，做好事故預(yù)想、事故分析和反事故技術(shù)措施，不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，以提高凝結(jié)水精處理混床的運(yùn)行水平。

[1]孫濱生.凝結(jié)水精處理專家診斷系統(tǒng)[J].黑龍江科技信息，2007，(20)：72.（SUN Bin-sheng.Expert Diagnostic System for Condensate Water Polishing [J].Heilongjiang Science and Technology Information, 2007, (20):72.）

[2]李銳，何世德，張占梅，等.凝結(jié)水精處理現(xiàn)狀及新技術(shù)應(yīng)用研究[J].水處理技術(shù)，2009,（2）: 25-28.（LI Rui, HE Shi-de, ZHANG Zhan-mei, et al.Study on the Status and Application of New Techniques in Condensate Water Polishing [J].Water Treatment Technology, 2009.(2): 25-28.）

[3]臧希年，申世飛.核電廠系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.（ZANG Xi-nian, SHEN Shifei.Systems and Equipment in Nuclear Power Plant [M].Beijing: Tsinghua University Press,2003.）

[4]朱志平.壓水堆核電廠水化學(xué)工況及優(yōu)化[M].北京：原子能出版社，2010.（ZHU Zhi-ping.Water Chemistry Conditions and Optimization for PWR Nuclear Power Plant [M].Beijing: Atomic Energy Press, 2010.）

[5]廣東核電培訓(xùn)中心.900 MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2005.（Guangdong Nuclear Power Training Center.Systems and Equipment in 900MW PWR NPPs [M].Beijing:Atomic Energy Press, 2005.）