核電站凝結(jié)水處理系統(tǒng)存在的問題及對(duì)策

曹旺

【摘 ?要】凝結(jié)水處理系統(tǒng)是核電站當(dāng)中十分重要的系統(tǒng)之一，對(duì)于這一個(gè)系統(tǒng)主要是結(jié)余凝結(jié)水泵和低壓加熱器兩者之間，對(duì)二回路當(dāng)中雜質(zhì)可以進(jìn)行一個(gè)樹脂交換處理，而且可以提供一個(gè)有效的發(fā)生器供水當(dāng)中的水質(zhì)要求，確保蒸汽核電站的主回路強(qiáng)放射性，并且蒸汽發(fā)生器發(fā)生故障，就沒有辦法對(duì)管子進(jìn)行更換，只能以堵管的方式進(jìn)行維護(hù)，并且在維護(hù)過程當(dāng)中非常欠缺，因此為了能夠在一定的程度上保持供水的一個(gè)質(zhì)量問題，就需要加強(qiáng)對(duì)污水的處理，設(shè)置凝結(jié)水處理系統(tǒng)，能夠?qū)δY(jié)水中的雜質(zhì)進(jìn)行有效的處理，但是在核電站的凝結(jié)水處理系統(tǒng)中還是存在很多的問題。本文主要分析了凝結(jié)水處理系統(tǒng)中存在的問題做出了詳細(xì)的分析與相關(guān)的解決方案。

【關(guān)鍵詞】核電站;凝結(jié)水;處理系統(tǒng)

一、核電站凝結(jié)水處理系統(tǒng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

核電站的凝結(jié)水處理裝置是由五臺(tái)前置氫型陽(yáng)床和并列的五臺(tái)氫型+氫陽(yáng)型混床串聯(lián)形成的，這套裝置被稱之為中壓系統(tǒng)。氫型陽(yáng)床和氫型+氫陽(yáng)型混床的配水管是由一根母管和四根直管相應(yīng)進(jìn)行組合的，與此同時(shí)在出口處也增加了相應(yīng)的擋水裝置，另外在進(jìn)行使用錐體分離法的過程當(dāng)中，對(duì)于椎體裝置上的N200mm，下部DN2600mm，在對(duì)于混床當(dāng)中使用的強(qiáng)酸陽(yáng)樹脂和強(qiáng)堿陰樹脂是美國(guó)的一家企業(yè)當(dāng)中的產(chǎn)品，在凝結(jié)水處理裝置上的出水水質(zhì)一些要求可以見圖表1。

二、對(duì)于核電站當(dāng)中結(jié)水處理系統(tǒng)中存在的一些問題

（一）蒸發(fā)器液所含的帶兩個(gè)負(fù)電荷的硫酸根離子增高。核電站的凝結(jié)水處理系統(tǒng)早在上個(gè)世紀(jì)就開始投入了二回路系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一個(gè)運(yùn)行。當(dāng)中的處理水量已經(jīng)達(dá)到了總結(jié)水量的百分之三十三，另外，蒸發(fā)器中包含的兩個(gè)帶負(fù)電荷的硫酸根離子的濃度在操作期間連續(xù)增加，最高達(dá)到了30μg/kg，通常情況下是4～6μg/kg，但是在凝結(jié)水處理系統(tǒng)投運(yùn)之后，帶兩個(gè)負(fù)電荷的硫酸根離子的濃度就下降得非常明顯。核電廠蒸汽發(fā)生器排放系統(tǒng)的蒸汽質(zhì)量是氫電導(dǎo)率小于0.5μS/cm，[【Na】^+<3μg/kg，[【ClC^^-】<2μg/kg，[【so】_4^（2-）]<2μg/kg，[SiO2]<40μg/kg。可以看出凝結(jié)水處理系統(tǒng)是否投入使用，會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器液相中的SO2-濃度最大相差將近30倍，在通常情況下都是為4～6倍，根據(jù)以上相關(guān)數(shù)據(jù)能夠在一定的基礎(chǔ)上推斷出，當(dāng)凝結(jié)水處理系統(tǒng)對(duì)公眾的處理水量已經(jīng)達(dá)到了滿狀態(tài)的時(shí)候，那么處于蒸發(fā)器當(dāng)中的SO2-濃度就會(huì)變得更高。

（二）氫型和氫陽(yáng)型混床這兩者當(dāng)中存在的問題。

1.樹脂進(jìn)行一定程度的結(jié)合。強(qiáng)酸陽(yáng)樹脂的密度在和強(qiáng)堿陰樹脂之間相比之下密度要更大一點(diǎn)，因此需要在混床進(jìn)行結(jié)合之后的上部，主要用途是ROH型堿性陰離子樹脂，底層主要是用TH型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹脂，中間是一些樹脂的混合物，在核電站的凝結(jié)水處理中混床具有兩種樹脂分布，實(shí)際的測(cè)量結(jié)果見表2。

2.樹脂當(dāng)中進(jìn)行分離。通過研究得知，在樹脂當(dāng)中的沉降速度和樹脂的濕真密度存在著很大的關(guān)系，其中主要的關(guān)系就是樹脂當(dāng)中粒徑以及濕真密度越來(lái)越大，進(jìn)行沉降的速度也會(huì)相對(duì)于的增加，凝結(jié)水的混床樹脂在進(jìn)失效之后，大多數(shù)都會(huì)通過強(qiáng)堿樹脂和強(qiáng)酸樹脂的濕真密度和粒徑來(lái)進(jìn)行反洗處理分離，再接著對(duì)樹脂進(jìn)行一個(gè)逐步的再生處理，在這樣的處理過程當(dāng)中兩者的粒徑就是更加接近。核電站凝結(jié)水處理氫型+氫陽(yáng)型混床樹脂的分離主要采用的是椎體分離法，因?yàn)樽刁w分離裝置直徑比較大，并且反洗流速也非常低，樹脂的膨脹效率也十分低。導(dǎo)致陰陽(yáng)樹脂沒有辦法把其中的雜質(zhì)進(jìn)行一個(gè)徹底分離，從而出現(xiàn)交叉污染，而錐形分離的裝置，主要是保證陽(yáng)樹脂在進(jìn)行分離的一個(gè)過程當(dāng)中逐漸體積進(jìn)行縮小，陰樹脂當(dāng)中混合的陽(yáng)樹脂體積量不會(huì)超過1%。除了這些以外，這一類的分離裝置當(dāng)中的配置樹脂界面檢測(cè)比較容易遭受到破壞，當(dāng)中的一些精度也會(huì)有所降低，這樣會(huì)使得分離裝置分離不能夠達(dá)到最近的效果，同事分離裝置沒有辦法把破碎的一些樹脂進(jìn)行一個(gè)有效的排除，從而使得和錐形鏈接的排水裝置很容易就出現(xiàn)一定堵塞和破壞的情況出現(xiàn)。

3.樹脂出現(xiàn)擾動(dòng)的現(xiàn)狀。對(duì)于核電站當(dāng)中的凝結(jié)水處理系統(tǒng)出現(xiàn)混床擾動(dòng)的一個(gè)主要因素來(lái)自于混床當(dāng)中的布水裝置的結(jié)構(gòu)遭受到了一定破壞，同事樹脂會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，已經(jīng)混合好的樹脂在出現(xiàn)擾動(dòng)現(xiàn)狀之后可能會(huì)使得樹脂進(jìn)行重新分層，導(dǎo)致了比重大的陽(yáng)樹脂出現(xiàn)向下移動(dòng)，同直徑當(dāng)中的樹脂層相對(duì)比較薄，因此在進(jìn)水流高速的沖擊下，使得樹脂比較容易出現(xiàn)干擾。樹脂擾動(dòng)嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致交換器內(nèi)部樹脂層高相差300～400mm，導(dǎo)致偏流或者亂層情況發(fā)生。從而影響混床的正常運(yùn)行。同時(shí)擾動(dòng)還會(huì)將破碎的樹脂擾動(dòng)到混床的底部，從而流入到凝結(jié)水處理裝置前面的蒸發(fā)器。并且通過受熱之后分解數(shù)帶兩個(gè)負(fù)電荷的硫酸根離子以及其他的溶出物質(zhì)。并且因?yàn)闃渲臄_動(dòng)導(dǎo)致了陽(yáng)樹脂大部分在樹脂的下部，從而導(dǎo)致樹脂層發(fā)生了分布上的變化，導(dǎo)致由陽(yáng)樹脂容出的帶兩個(gè)負(fù)電荷的硫酸根離子等有害物質(zhì)不能夠得到陰樹脂的交換去除，從而直接進(jìn)入到蒸發(fā)器。

三、SO2-在蒸發(fā)器中的濃縮

在蒸汽壓力在17MPa的時(shí)候，SiO2，NaCl，Na2SO4的分配系數(shù)都為0.1，0.003，0.0001.因此可以知道，對(duì)于微量的硫酸根離子大體上都是聚集在蒸發(fā)器液當(dāng)中。

相比1000MW核電站蒸發(fā)器，其中水體積為約3～120立方公尺，那么污水排放率約為1%。冷凝混合床處理的水量一般為3635立方公尺/h。假設(shè)混合床出水中漏出的【so】_4^（2-）濃度為363，500μg/h，每天漏失的【so】_4^（2-）為8724000μg，濃度在蒸發(fā)器中的濃度為_4^（2-）的濃度為24.2μg/L，【so】_4^（2-）的濃度為混床出水的242倍以上。在核電廠冷凝水處理系統(tǒng)運(yùn)行期間，待處理水量為33%時(shí)，蒸發(fā)器的【so】_4^（2-）顯著增加，最高達(dá)30μg/kg。。核電站凝結(jié)水處理系統(tǒng)改進(jìn)

核電站的凝結(jié)水處理在核電站中起到了非常重要的作用，針對(duì)上述出現(xiàn)的一些問題做出相應(yīng)的改進(jìn)，主要方式有以下幾種。一是設(shè)計(jì)了混合床的二次混合功能，使兩種樹脂在一定程度上充分混合，當(dāng)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹脂被硫酸化時(shí)可以釋放。強(qiáng)堿陰離子樹脂被交換和去除;二是混床再生器采用高塔分離方案，分離效果很好，可以在一定程度上減少樹脂的交叉污染，并可進(jìn)行樹脂的粉碎。三是將陽(yáng)床和混床的直徑由DN3800mm改為DN3400mm，這樣能夠有效的減少樹脂的擾動(dòng);四是將離子交換樹脂的均粒和強(qiáng)度高的離子進(jìn)行更換，減少破碎陽(yáng)樹脂。

四、結(jié)語(yǔ)

氫型+氫陽(yáng)型混床系統(tǒng)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障從而導(dǎo)致不能夠滿足壓水堆核電站對(duì)水質(zhì)的要求，凝結(jié)水系統(tǒng)在核電站的應(yīng)用過程當(dāng)中對(duì)核電站的影響非常大，所以在對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)出現(xiàn)相應(yīng)問題的時(shí)候需要及時(shí)解決，才能夠滿足核電站凝結(jié)水系統(tǒng)的處理要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]文功謙，王博，周鵬，朱興寶.某核電站凝結(jié)水處理系統(tǒng)存在的問題與對(duì)策[J].熱力發(fā)電，2009，38（5）：77～79

（作者單位：山東核電有限公司）