某核電站凝結水精處理系統淺析

摘 要：從安全的角度，介紹了某核電站凝結水精處理系統形式設置的主要特點，針對其樹脂分離再生的工藝特點進行了分析，并簡述了系統調試運行過程中需重點關注的問題。

關鍵詞：核電站 凝結水精處理系統 形式設置 工藝特點

中圖分類號：TL4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-01

核電站為提高蒸汽發生器的可靠性，對其給水質量提出了很高的要求，而蒸汽發生器的給水由兩部分組成：除鹽系統的補給水和經汽輪機做功的蒸汽排入凝汽器冷卻后的凝結水。其中，凝結水占蒸汽發生器給水總量的90%以上[1]，因此，凝結水的質量在很大程度上決定著蒸汽發生器的給水質量。為了提高凝結水的質量，故設置凝結水精處理系統。該文將以國內某核電廠為背景，對凝結水精處理系統形式設置及工藝的主要特點進行介紹及分析，深化我們對提高熱力系統水汽品質和保證熱力設備安全運行的認識。

1 系統形式設置特點分析

根據蒸汽發生器對二回路給水品質的高要求，為了延長混床的運行周期，并使熱力系統與凝結水精處理系統在運行方式上具有一定的安全性和靈活性，此工程采用全流量的中壓旁流式前置陽床與混床串聯的精處理系統，凝結水精處理采用旁流式精處理系統。核電廠的設計中，改閥門控制為凈凝結水泵控制，直觀上看，要比火電廠的設計復雜，但恰恰就是這一微小的差別，卻大幅度提升了核電機組的安全性。在有閥旁路系統中，在精處理裝置與旁路閥的運行和切換過程中，經常存在不確定因素造成凝結水斷流現象等，會對機組產生不利影響。

1.1 全流量處理

當系統需要進行全流量處理時，只要按照對應流量選擇凈凝結水泵的出力就可以達到全流量處理的目的，其機制是：當進行凝結水處理時，凈凝結水泵啟動，凈凝結水泵入口處壓力降低導致無閥旁路與精處理裝置進口交界處的水流往凈凝結水泵入口回填，從而形成了主凝結水在凝結水精處理系統的流量，此流量就等于凈凝結水泵的出力。然而，為了確保凝結水得到全部處理，考慮將約5%的凈凝結水自動返回至凝結水精處理裝置的入口處，凈凝結水泵的出力設計為主凝結水系統總額定流量的105%。

1.2 其他形式設置特點分析

（1）目前凝結水精處理系統常用的陰樹脂降解溫度為60 ℃，陽樹脂降解溫度為130 ℃，當溫度高于60 ℃時，陰樹脂降解會產生大量的硫酸根離子，嚴重影響出水品質，所以凝結水精處理裝置在熱力系統中一般都設置在凝結水泵之后，低壓加熱器之前，這里的水溫不高于60 ℃，能滿足樹脂正常運行的基本要求。（2）該電站凝結水精處理系統采用先進的中壓高速混床系統，在混床出口母管上設有為克服精處理系統阻力損失的凈凝結水泵，將精處理后的凝結水送回至主凝結水母管，凈凝結水泵出口母管上裝有壓力調節閥門，根據凝結水精處理裝置阻力損失的變化，調節凈凝結水系統的壓力，使旁路式精處理系統得以精確運行，使下游的水汽系統不受污染。同低壓混床系統相比，省去了二次升壓設備與系統，不僅使系統簡化，占地少，節省了投資，而且還可以提高系統運行的安全可靠性。

2 樹脂分離再生工藝特點分析

在凝結水精處理系統中，為了使混床出水品質達到較高的要求，混床的運行周期得以延長，需對系統工藝各個方面進行改進，諸如：嚴格控制混床的進水水質、選用優質均粒樹脂、提高再生劑的純度等，除了這些以外，關鍵是要選擇合適的分離再生設備和設計合理的再生工藝，目前國內外采用的技術有水力二次分離的機械分離、中間層樹脂層抽出法、高塔分離法等[2]，下文就該核電廠的高塔分離法及其他成熟的工藝特點進行分析。

2.1 分離塔獨特的結構

高塔分離法的特點在于其混床樹脂分離塔具有獨特的結構。分離塔設計成下部為DN1700的長圓柱體、上部為DN1700 /DN2800的倒立錐形筒體，分離塔內主要有上部布水裝置及下部布水裝置，上部布水裝置為T型繞絲母支管式，繞絲縫隙寬度小于0.4 mm，下部配/排水裝置為蝶形孔板加小阻力雙流速水帽，保證了沖洗時大流量的需要，有利于雜質的快速排出，此設備內部裝置布水均勻，集水均勻，運行阻力小，可避免在局部產生過高的流速與偏流、紊流現象發生，最大程度地解決了樹脂的磨損，提高了樹脂利用率，確保制水品質，延長了制水周期。

2.2 混床樹脂采用兩步分離工藝

混合樹脂分離采用了兩步分離工藝。混合樹脂進行了空氣擦洗之后，進行首次分離，均勻的柱狀反洗水流通過分離塔底部的布水裝置進入分離塔，使陰陽樹脂充分地膨脹，并保證陰樹脂上升的速度大于陽樹脂的上升速度，首次分離工藝中分5次逐步減小反洗水流量，使陰陽樹脂逐步分離，均勻沉降，使得陽樹脂緩慢沉降在分離塔的下部，陰樹脂則緩慢沉降在分離塔的上部。二次分離是陰樹脂輸送完畢后進行，二次分離又分為4個流量等級，此時的反洗流速比起首次分離時有所降低，目的是為了避免小顆粒陽樹脂因水流擾動被帶入到上部的陰樹脂層中，這樣既減小了樹脂的交叉污染率又減少了樹脂的耗費，由此來看，兩步分離工藝中，逐步調整反洗水流量等級，以及在二次分離中減小反洗水流速，是比較科學合理的。

2.3 光電檢測系統檢測樹脂界面

混合樹脂分離后采用先將陽樹脂從塔底部輸送至陽樹脂再生罐的方法，在輸送過程中，陰陽樹脂界面緩慢下降，樹脂界面采用“光電”檢測系統雙重監測。此監測系統由電導檢測裝置和光電檢測裝置組成。電導檢測裝置由電導電極與相關的放大電路組成，其原理是根據陰陽樹脂與水混合后的體電阻不同來判斷樹脂的分界面，陽樹脂水溶電阻率較低，陰樹脂的較高[3]。

3 調試運行需重點注意的問題

3.1 樹脂的混合

樹脂混合的步驟中，特別需注意的是在進水后，首先要進行加壓排水，將塔內水位降低至樹脂層上一定的高度，這時才開啟羅茨風機進行擦洗，充分攪動樹脂，使樹脂混合均勻，先排水再擦洗的目的是避免高液位時，空氣擾動出現樹脂的分層現象。擦洗結束后從上部進水，將擦洗出的腐蝕產物和其他污染物排出。

3.2 樹脂分離過程中反洗流量及時間的設定

混合樹脂分離采用了兩步分離工藝，首次分離和二次分離步驟中都分為多個流量等級，逐步降低反洗水的流量，使樹脂均勻、平穩沉降，并且在反洗的過程中，每一流量級要持續一定時間，使樹脂在該流量平臺上有一個動態平衡狀態。所以，調試人員應通過試驗確定反洗流量和時間分布，使其符合混合樹脂的沉降速率。

4 結語

該核電站凝結水精處理系統的形式設置科學合理，其設計理念符合核電設計的安全性，其采用的高塔分離法在樹脂分離技術中具有相當的優勢，較高的樹脂分離再生水平，能滿足蒸汽發生器對二回路給水品質的高要求。在系統調試和運行過程中，對工藝環節以及運行控制方面進行必要的關注和管理，能使精處理系統的優越性得到充分的發揮。

參考文獻

[1]韓巍，文功謙，曹聰敏，等.核電站凝結水處理技術的特點及選擇[J].江西電力，2008（32）：33-39.

[2]楊德全.從大亞灣核電站凝結水精處理系統招標看國際凝結水精處理技術的發展[J].華東電力，1995（1）：10-13.

[3]鄧正富.現代電廠的凝結水精處理[J].四川電力，2003（3）：38-39.