1000 MW機組凝結水精處理混床投停時跑樹脂分析

黃校春

（1.中國科學技術大學核科學技術學院，安徽 合肥 230026；2.國電泰州發電有限公司，江蘇 泰州 225327）

隨著大容量高參數直流爐火電廠、大容量先進壓水堆核電站的普遍應用，鍋爐、蒸汽發生器對給水品質的要求越來越高，而給水水質的好壞則在很大程度上決定了凝結水的水質，為提高汽水品質、提高機組的安全性、縮短機組的啟動時間，凝結水的處理已經成為電廠熱力系統水處理中極為重要的一環［1］。凝結水精處理裝置的安全、穩定運行對于鍋爐、蒸汽發生器的給水質量起著關鍵作用［2］，其運行狀態的好壞程度及出水品質直接影響著鍋爐、蒸汽發生器給水的品質，影響著機組的安全、經濟、穩定運行［1］。

在實際運行中，混床存在著投停跑樹脂的問題，對此需要分析研究解決。壓水堆核電站常規島部分的二回路系統由一系列設備及系統組成。它與常規火力發電廠的相應部分相似［3-5］。本文以某1000 MW超超臨界機組凝結水精處理混床發生的兩個該類問題為例，探討此問題。

1 1000 MW超超臨界機組凝結水精處理混床系統情況

某1000 MW超超臨界機組凝結水精處理系統配置4×33.3%高速混床，如圖1所示。每臺機組設置一套精處理單元、一套再生單元、一套輔助單元和一套用于凝結水處理的自動控制系統。每套精處理混床單元由4臺精處理高速混床、4臺樹脂捕捉器、1臺再循環泵和2套旁路系統組成；精處理的體外再生單元由分離塔、陰再生塔、陽再生塔和廢水樹脂捕捉器組成；輔助單元由羅茨風機、熱水箱、壓縮空氣儲罐、酸堿計量箱、酸堿計量泵等組成。

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

2 混床投運過程中跑樹脂（#1B精處理混床投運跑陰樹脂）

2.1 事情經過與現象

2008年12月20日夜班，1號機組大修后啟動。3：40程序投運凝水#1A、#1B、#1C精處理混床，4：20結束。現場檢查，發現#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

分析混床投運程序（注：DCS畫面中細分為“充水”→“充水結束”→“升壓”→“再循環”→“開進出水閥”→“投運”），如表1所示。

圖1 高速混床處理系統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Fig.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，投運程序沒有問題。然而，仔細分析此次投運過程，則發現#1A混床投運到再循環步驟時，#1B混床也開始投運到充水步驟，結果使得壓力經“#1A混床—#1A混床再循環閥—再循環母管—#1B混床再循環閥—#1B混床—#1B混床排氣閥”傳遞，導致#1B混床樹脂出現反洗分層，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入混床排水池內部，使得陰樹脂跑出混床。

#1A混床投運到再循環步驟時，#1B混床也開始投運到升壓步驟，在壓力的作用下，導致#1B混床樹脂出現反洗分層，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 混床投運程序Table1 Mixed-bed operation program

2.3 防范措施

1）高速混床投運時，只能單個投運，不能兩個或多個混床同時投運；要在一個混床完全投好并且就地檢查正常的情況下，方可投運下一個混床。

2）投運混床時，最好安排人員在現場檢查，發現問題及時處理。

3 混床停運過程中跑樹脂（2號機精處理混床陰樹脂缺失）

3.1 事情經過

2010年12月26日中班，#2A混床到達周期制水量退出運行后，#2A混床內樹脂（編號為#3樹脂）輸送至分離塔，陽塔內備用樹脂（#2樹脂）輸送至#2A混床。#3樹脂分離時發現陰樹脂位于陰塔中間窺視孔以下看不見，陽樹脂量正常。后安排將#2B混床內樹脂（#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4.9 m3，包括混脂層0.9 m3。將塔內樹脂再生完畢后于陽塔備用。

12月28日下午，打開#2B混床人孔門、樹脂捕捉器檢查，確認#2B混床內樹脂輸送干凈，但發現#2B混床進水裝置與床體結合面有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，進水裝置的水帽上有樹脂，而樹脂捕捉器出水側干凈沒有樹脂。

12月29日早班，打開樹脂捕捉器，檢查樹脂捕捉器進水側也干凈沒有樹脂，用潛水泵將2號機混床排水池內水排盡后，檢查發現混床排水池池底內約3.5 m3的樹脂。

3.2 跑樹脂原因分析

進一步檢查DCS數據，12月18日5：55：46#2C混床在停運卸壓的過程中，床內有0.75 MPa的壓力（#2C混床出口氣動閥內漏所致），而卸壓閥直至6：01：44才關閉，前后持續6 min。正常卸壓時間一般10～15 s。

#2B混床頂部多孔板與混床本體的間隙偏大，混床的內部水帽及螺絲也有少許松動，從此現象分析，樹脂是從這里通過頂部排氣閥進入混床排水池內部。結合運行操作過程進行分析，2號機精處理陰樹脂缺失的原因是：混床在卸壓時，卸壓閥長時間打開，而床內壓力沒有短時間卸掉（出水氣動閥異常），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”步序設計為床內壓力≤0.10 MPa才關卸壓閥是造成跑樹脂的次要原因。

3.3 防范措施

1）“卸壓”步序原設計為床內壓力≤0.10 MPa，關卸壓閥。增加一個保護，如果15 s內床內壓力卸不掉（說明進、出水氣動閥有內漏，檢修處理），卸壓閥就關閉，無須壓力≤0.10 MPa才關閉卸壓閥。

2）對#2C混床出水氣動閥解體檢查。對進、出水氣動閥檢修，消除內漏；對出口蝶閥進行重新校訂。

3）將出口蝶閥關指令延遲10 s后進行泄壓操作。

4）復緊混床進水裝置多孔板螺絲。

5）對各混床進水裝置的縫隙用環氧樹脂堵塞（該問題也能導致跑一點樹脂，但不是主要問題。現場檢查發現混床投運第一步混床“充水”時，開啟混床排氣閥、進脂沖洗總閥、進脂閥后，堆積于進水裝置以上的樹脂、甚至床體內的樹脂能從混床排氣管排至混床排水池內，但數量較少。經潛水泵排水檢查，1號機組運行3年，其混床排水池內累計積存不到0.5 m3樹脂）。

4 結束語

對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，發現問題及時分析、處理。加強巡檢，做好事故預想、事故分析和反事故技術措施，不斷總結積累經驗，以提高凝結水精處理混床的運行水平。

[1]孫濱生.凝結水精處理專家診斷系統[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.凝結水精處理現狀及新技術應用研究[J].水處理技術，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.核電廠系統與設備[M].北京：清華大學出版社，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工況及優化[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]廣東核電培訓中心.900 MW壓水堆核電站系統與設備[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.）