凝結水精處理再生系統酸泥形成原因分析

吳瓊 黃旭 姚景文

【摘 要】中核運行秦二廠某次啟動凝結水精處理系統再生用酸計量泵時，泵入口過濾器被酸泥堵塞導致管線流量降低。本文通過理論分析和試驗驗證，給出凝結水精處理再生系統酸泥的形成原因，并提出通過優化運行方式、增加定期清洗、提高濃酸儲罐傳輸管出口高度等建議來防止酸泥的形成。

【關鍵詞】凝結水精處理系統;酸泥;堵塞

中圖分類號： TM621 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）03-0199-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.083

Reasons Analysis of Acid Sludge Formation in Condensate Polishing Treatment System

WU Qiong HUANG Xu YAO Jing-wen

（CNNP Nuclear Operations Management Co.，Ltd，Haiyan Zhejiang 314300，China）

【Abstract】While started the acid regeneration metering pump of the Condensate Polishing Treatment System at Qinshan Nuclear Power Plant Phase II of CNNO，it was found that the inlet filter of the pump was blocked by the acid sludge and the pipeline flow was reduced.Through theoretical analysis and experimental verification，this paper showed the reasons why acid mud generated in Condensate Polishing Treatment System，and proposed to prevent the formation of acid sludge by optimizing the operation mode，increasing the regular cleaning and increasing the outlet pipeline height of the concentrated acid storage tank.

【Key words】Condensate Polishing Treatment System;Acid sludge;Blockage

0 前言

2018年4月秦二廠1號機組啟動凝結水精處理系統（1ATE）混床再生用酸計量泵時，發現管線流量低，檢查發現泵入口過濾器內有少量酸泥，打開混床再生用酸計量箱出酸閥，清澈的酸能緩慢流出。經初步分析，混床再生用酸計量箱內部有酸泥，管道被酸泥輕微堵塞造成再生用酸計量泵出口流量低。對酸過濾器及酸過濾器至酸計量泵管道內酸泥進行清理后，管線流量恢復正常。

1 原因分析

1.1 酸泥成分分析

本次1ATE清理出的酸泥呈土白色稀泥狀物質（如圖），能夠溶解于除鹽水中，經分析物質中Fe離子約有10%左右;SO4根離子約有85%;判斷該物質是Fe2（SO4）3與H2SO4的混合物。

1.2 酸泥的形成原理

濃硫酸酸泥是土白色或是淡黃色疏松的土泥狀物質。酸泥和濃硫酸混合在一起呈稀泥狀，顏色一般為土白色。濃硫酸酸泥的主要成分為Fe2（SO4）3占95%;其它是少量的FeCI3和水不溶物。干的Fe2（SO4）3是土白色或是淡黃色粉末，它的水合物很多，常見的是黃色Fe2（SO4）3.9H2O，密度為2.1g/cm3，易溶于水與乙醇，不溶于濃H2SO4， 在空氣中易潮解，水溶液由于水解而形成Fe（HO）3的膠溶體，轉變為紅褐色。反應式如下：

這也是酸泥在用水沖洗后所呈紅褐色的原因。

（1）濃硫酸與鐵的反應

濃硫酸在生產、運輸、貯存、使用過程中，經常接觸到鐵，就會發生如下反應：

在生產中嚴格控制工藝指標，反應②、③的機會很少，所以Fe2（SO4）3的形成量是很少的。

（2）氯的作用下形成的酸泥

由于濃硫酸中存在著氯離子，氯離子對鈍化膜有破壞作用，反應①得以繼續進行，生成Fe2（SO4）3的量增加。同時氯離子似乎起著催化作用，使反應加快，從而產生大量的酸泥。

（3）與鐵銹的反應

在使用碳鋼設備管道時，由于Fe2O3的存在，就會生成Fe2（SO4）3。反應式如下：

Fe2O3+H2SO4=Fe2（SO4）3+2H2O

這個反應是比較慢的，但時間一長Fe2O3還是轉變成了Fe2（SO4）3，這是新用碳鋼設備內酸泥的主要來原因。

1.3 秦二廠凝結水精處理再生系統酸泥形成原因

（1）與系統設備反應形成

凝結水精處理系統設備材質：系統低位和立式酸儲罐及酸計量箱罐體為碳鋼;硫酸管道為內襯聚四氟乙烯鋼襯塑復合管，所有與濃酸接觸的閥門內襯聚四氟乙烯。根據以上材質，在濃酸儲罐中可能存在反應①，形成酸泥。

（2）空氣中氯離子促進酸泥形成

凝結水精處理系統各個濃酸儲罐連接到呼吸器，平衡儲罐內外壓力。該呼吸器內有變色硅膠，空氣流通時吸收空氣中的水份。因空氣中含有一定量的氯離子，硅膠呼吸器只能吸收空氣中的水份，因此空氣中的氯離子會進入濃酸儲罐，促進酸泥形成。

（3）接收的濃硫酸帶入

槽車在運輸過程中不斷搖晃，使硫酸腐蝕槽車壁的速度加快，產生硫酸鐵。濃硫酸在注入到系統低位酸儲罐時將產生的硫酸鐵同時注入到儲罐，沉積到儲罐底部。

1.4 酸泥堵塞過濾器原因

硫酸鐵不溶于濃硫酸，因此濃硫酸與系統設備反應形成的硫酸鐵，會自然沉降到罐體底部。在再生泵啟動后，濃硫酸流動時對儲罐內溶液形成攪動，使儲罐中的酸泥大量懸浮，導致酸泥通過管道傳輸到下游設備，另外，如果有一定量的酸泥沉積在罐體底部，罐體硫酸輸出管線過低，底部沉積的酸泥吸入管線，引起下游過濾器堵塞。

2 結論與建議

2.1 結論

（1）凝結水精處理系統混床再生用酸計量泵啟動后管線流量低，是由于入口過濾器酸泥堵塞引起。

（2）酸泥的主要成分是硫酸鐵，且不溶于濃硫酸。

（3）酸泥的形成是必然的，其在濃硫酸生產、運輸及儲存過程中均會反應生成，無法完全避免。沉積的酸泥在濃硫酸流動中由于儲罐內溶液攪動和出口管道過低而發生轉移。

2.2 建議

（1）在濃硫酸接收時、從低位濃酸貯槽傳輸至立式濃酸貯槽、再從立式濃酸貯槽傳輸至中和用酸計量箱后靜置一段時間，待酸泥自然沉降后使用，減少酸泥的轉移。

（2）將凝結水精處理系統低位濃酸貯槽、立式濃酸貯槽及中和用酸計量箱的出口管道接口位置提高，保持與底部沉積的酸泥有足夠距離，避免濃硫酸傳輸時吸入酸泥。

（3）增加低位濃酸貯槽、立式濃酸貯槽及中和用酸計量箱及濃酸管道、過濾器等相關設備的定期清工作項目，減少設備內沉積的酸泥量。

【參考文獻】

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