某核電站凝結(jié)水精處理系統(tǒng)淺析

摘 要：從安全的角度，介紹了某核電站凝結(jié)水精處理系統(tǒng)形式設(shè)置的主要特點(diǎn)，針對(duì)其樹脂分離再生的工藝特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并簡(jiǎn)述了系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行過程中需重點(diǎn)關(guān)注的問題。

關(guān)鍵詞：核電站 凝結(jié)水精處理系統(tǒng) 形式設(shè)置 工藝特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TL4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（b）-00-01

核電站為提高蒸汽發(fā)生器的可靠性，對(duì)其給水質(zhì)量提出了很高的要求，而蒸汽發(fā)生器的給水由兩部分組成：除鹽系統(tǒng)的補(bǔ)給水和經(jīng)汽輪機(jī)做功的蒸汽排入凝汽器冷卻后的凝結(jié)水。其中，凝結(jié)水占蒸汽發(fā)生器給水總量的90%以上[1]，因此，凝結(jié)水的質(zhì)量在很大程度上決定著蒸汽發(fā)生器的給水質(zhì)量。為了提高凝結(jié)水的質(zhì)量，故設(shè)置凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。該文將以國(guó)內(nèi)某核電廠為背景，對(duì)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)形式設(shè)置及工藝的主要特點(diǎn)進(jìn)行介紹及分析，深化我們對(duì)提高熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)和保證熱力設(shè)備安全運(yùn)行的認(rèn)識(shí)。

1 系統(tǒng)形式設(shè)置特點(diǎn)分析

根據(jù)蒸汽發(fā)生器對(duì)二回路給水品質(zhì)的高要求，為了延長(zhǎng)混床的運(yùn)行周期，并使熱力系統(tǒng)與凝結(jié)水精處理系統(tǒng)在運(yùn)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(yáng)床與混床串聯(lián)的精處理系統(tǒng)，凝結(jié)水精處理采用旁流式精處理系統(tǒng)。核電廠的設(shè)計(jì)中，改閥門控制為凈凝結(jié)水泵控制，直觀上看，要比火電廠的設(shè)計(jì)復(fù)雜，但恰恰就是這一微小的差別，卻大幅度提升了核電機(jī)組的安全性。在有閥旁路系統(tǒng)中，在精處理裝置與旁路閥的運(yùn)行和切換過程中，經(jīng)常存在不確定因素造成凝結(jié)水?dāng)嗔鳜F(xiàn)象等，會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生不利影響。

1.1 全流量處理

當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)行全流量處理時(shí)，只要按照對(duì)應(yīng)流量選擇凈凝結(jié)水泵的出力就可以達(dá)到全流量處理的目的，其機(jī)制是：當(dāng)進(jìn)行凝結(jié)水處理時(shí)，凈凝結(jié)水泵啟動(dòng)，凈凝結(jié)水泵入口處壓力降低導(dǎo)致無(wú)閥旁路與精處理裝置進(jìn)口交界處的水流往凈凝結(jié)水泵入口回填，從而形成了主凝結(jié)水在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的流量，此流量就等于凈凝結(jié)水泵的出力。然而，為了確保凝結(jié)水得到全部處理，考慮將約5%的凈凝結(jié)水自動(dòng)返回至凝結(jié)水精處理裝置的入口處，凈凝結(jié)水泵的出力設(shè)計(jì)為主凝結(jié)水系統(tǒng)總額定流量的105%。

1.2 其他形式設(shè)置特點(diǎn)分析

（1）目前凝結(jié)水精處理系統(tǒng)常用的陰樹脂降解溫度為60 ℃，陽(yáng)樹脂降解溫度為130 ℃，當(dāng)溫度高于60 ℃時(shí)，陰樹脂降解會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸根離子，嚴(yán)重影響出水品質(zhì)，所以凝結(jié)水精處理裝置在熱力系統(tǒng)中一般都設(shè)置在凝結(jié)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(yùn)行的基本要求。（2）該電站凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用先進(jìn)的中壓高速混床系統(tǒng)，在混床出口母管上設(shè)有為克服精處理系統(tǒng)阻力損失的凈凝結(jié)水泵，將精處理后的凝結(jié)水送回至主凝結(jié)水母管，凈凝結(jié)水泵出口母管上裝有壓力調(diào)節(jié)閥門，根據(jù)凝結(jié)水精處理裝置阻力損失的變化，調(diào)節(jié)凈凝結(jié)水系統(tǒng)的壓力，使旁路式精處理系統(tǒng)得以精確運(yùn)行，使下游的水汽系統(tǒng)不受污染。同低壓混床系統(tǒng)相比，省去了二次升壓設(shè)備與系統(tǒng)，不僅使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，占地少，節(jié)省了投資，而且還可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

2 樹脂分離再生工藝特點(diǎn)分析

在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中，為了使混床出水品質(zhì)達(dá)到較高的要求，混床的運(yùn)行周期得以延長(zhǎng)，需對(duì)系統(tǒng)工藝各個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，諸如：嚴(yán)格控制混床的進(jìn)水水質(zhì)、選用優(yōu)質(zhì)均粒樹脂、提高再生劑的純度等，除了這些以外，關(guān)鍵是要選擇合適的分離再生設(shè)備和設(shè)計(jì)合理的再生工藝，目前國(guó)內(nèi)外采用的技術(shù)有水力二次分離的機(jī)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(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 分離塔獨(dú)特的結(jié)構(gòu)

高塔分離法的特點(diǎn)在于其混床樹脂分離塔具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。分離塔設(shè)計(jì)成下部為DN1700的長(zhǎng)圓柱體、上部為DN1700 /DN2800的倒立錐形筒體，分離塔內(nèi)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(shí)大流量的需要，有利于雜質(zhì)的快速排出，此設(shè)備內(nèi)部裝置布水均勻，集水均勻，運(yùn)行阻力小，可避免在局部產(chǎn)生過高的流速與偏流、紊流現(xiàn)象發(fā)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(zhì)，延長(zhǎng)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(jìn)行了空氣擦洗之后，進(jìn)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(jìn)入分離塔，使陰陽(yáng)樹脂充分地膨脹，并保證陰樹脂上升的速度大于陽(yáng)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(yáng)樹脂逐步分離，均勻沉降，使得陽(yáng)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(jìn)行，二次分離又分為4個(gè)流量等級(jí)，此時(shí)的反洗流速比起首次分離時(shí)有所降低，目的是為了避免小顆粒陽(yáng)樹脂因水流擾動(dòng)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(fèi)，由此來看，兩步分離工藝中，逐步調(diào)整反洗水流量等級(jí)，以及在二次分離中減小反洗水流速，是比較科學(xué)合理的。

2.3 光電檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)樹脂界面

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

3 調(diào)試運(yùn)行需重點(diǎn)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(jìn)水后，首先要進(jìn)行加壓排水，將塔內(nèi)水位降低至樹脂層上一定的高度，這時(shí)才開啟羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行擦洗，充分?jǐn)噭?dòng)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(shí)，空氣擾動(dòng)出現(xiàn)樹脂的分層現(xiàn)象。擦洗結(jié)束后從上部進(jìn)水，將擦洗出的腐蝕產(chǎn)物和其他污染物排出。

3.2 樹脂分離過程中反洗流量及時(shí)間的設(shè)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(gè)流量等級(jí)，逐步降低反洗水的流量，使樹脂均勻、平穩(wěn)沉降，并且在反洗的過程中，每一流量級(jí)要持續(xù)一定時(shí)間，使樹脂在該流量平臺(tái)上有一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。所以，調(diào)試人員應(yīng)通過試驗(yàn)確定反洗流量和時(shí)間分布，使其符合混合樹脂的沉降速率。

4 結(jié)語(yǔ)

該核電站凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的形式設(shè)置科學(xué)合理，其設(shè)計(jì)理念符合核電設(shè)計(jì)的安全性，其采用的高塔分離法在樹脂分離技術(shù)中具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，較高的樹脂分離再生水平，能滿足蒸汽發(fā)生器對(duì)二回路給水品質(zhì)的高要求。在系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行過程中，對(duì)工藝環(huán)節(jié)以及運(yùn)行控制方面進(jìn)行必要的關(guān)注和管理，能使精處理系統(tǒng)的優(yōu)越性得到充分的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]韓巍，文功謙，曹聰敏，等.核電站凝結(jié)水處理技術(shù)的特點(diǎn)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(jié)水精處理系統(tǒng)招標(biāo)看國(guó)際凝結(jié)水精處理技術(shù)的發(fā)展[J].華東電力，1995（1）：10-13.

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