核電站凝結水處理系統存在的問題及對策

曹旺

【摘 ?要】凝結水處理系統是核電站當中十分重要的系統之一，對于這一個系統主要是結余凝結水泵和低壓加熱器兩者之間，對二回路當中雜質可以進行一個樹脂交換處理，而且可以提供一個有效的發生器供水當中的水質要求，確保蒸汽核電站的主回路強放射性，并且蒸汽發生器發生故障，就沒有辦法對管子進行更換，只能以堵管的方式進行維護，并且在維護過程當中非常欠缺，因此為了能夠在一定的程度上保持供水的一個質量問題，就需要加強對污水的處理，設置凝結水處理系統，能夠對凝結水中的雜質進行有效的處理，但是在核電站的凝結水處理系統中還是存在很多的問題。本文主要分析了凝結水處理系統中存在的問題做出了詳細的分析與相關的解決方案。

【關鍵詞】核電站;凝結水;處理系統

一、核電站凝結水處理系統水質標準

核電站的凝結水處理裝置是由五臺前置氫型陽床和并列的五臺氫型+氫陽型混床串聯形成的，這套裝置被稱之為中壓系統。氫型陽床和氫型+氫陽型混床的配水管是由一根母管和四根直管相應進行組合的，與此同時在出口處也增加了相應的擋水裝置，另外在進行使用錐體分離法的過程當中，對于椎體裝置上的N200mm，下部DN2600mm，在對于混床當中使用的強酸陽樹脂和強堿陰樹脂是美國的一家企業當中的產品，在凝結水處理裝置上的出水水質一些要求可以見圖表1。

二、對于核電站當中結水處理系統中存在的一些問題

（一）蒸發器液所含的帶兩個負電荷的硫酸根離子增高。核電站的凝結水處理系統早在上個世紀就開始投入了二回路系統來進一個運行。當中的處理水量已經達到了總結水量的百分之三十三，另外，蒸發器中包含的兩個帶負電荷的硫酸根離子的濃度在操作期間連續增加，最高達到了30μg/kg，通常情況下是4～6μg/kg，但是在凝結水處理系統投運之后，帶兩個負電荷的硫酸根離子的濃度就下降得非常明顯。核電廠蒸汽發生器排放系統的蒸汽質量是氫電導率小于0.5μS/cm，[【Na】^+<3μg/kg，[【ClC^^-】<2μg/kg，[【so】_4^（2-）]<2μg/kg，[SiO2]<40μg/kg。可以看出凝結水處理系統是否投入使用，會導致蒸發器液相中的SO2-濃度最大相差將近30倍，在通常情況下都是為4～6倍，根據以上相關數據能夠在一定的基礎上推斷出，當凝結水處理系統對公眾的處理水量已經達到了滿狀態的時候，那么處于蒸發器當中的SO2-濃度就會變得更高。

（二）氫型和氫陽型混床這兩者當中存在的問題。

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

2.樹脂當中進行分離。通過研究得知，在樹脂當中的沉降速度和樹脂的濕真密度存在著很大的關系，其中主要的關系就是樹脂當中粒徑以及濕真密度越來越大，進行沉降的速度也會相對于的增加，凝結水的混床樹脂在進失效之后，大多數都會通過強堿樹脂和強酸樹脂的濕真密度和粒徑來進行反洗處理分離，再接著對樹脂進行一個逐步的再生處理，在這樣的處理過程當中兩者的粒徑就是更加接近。核電站凝結水處理氫型+氫陽型混床樹脂的分離主要采用的是椎體分離法，因為椎體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。導致陰陽樹脂沒有辦法把其中的雜質進行一個徹底分離，從而出現交叉污染，而錐形分離的裝置，主要是保證陽樹脂在進行分離的一個過程當中逐漸體積進行縮小，陰樹脂當中混合的陽樹脂體積量不會超過1%。除了這些以外，這一類的分離裝置當中的配置樹脂界面檢測比較容易遭受到破壞，當中的一些精度也會有所降低，這樣會使得分離裝置分離不能夠達到最近的效果，同事分離裝置沒有辦法把破碎的一些樹脂進行一個有效的排除，從而使得和錐形鏈接的排水裝置很容易就出現一定堵塞和破壞的情況出現。

3.樹脂出現擾動的現狀。對于核電站當中的凝結水處理系統出現混床擾動的一個主要因素來自于混床當中的布水裝置的結構遭受到了一定破壞，同事樹脂會發生擾動，已經混合好的樹脂在出現擾動現狀之后可能會使得樹脂進行重新分層，導致了比重大的陽樹脂出現向下移動，同直徑當中的樹脂層相對比較薄，因此在進水流高速的沖擊下，使得樹脂比較容易出現干擾。樹脂擾動嚴重會導致交換器內部樹脂層高相差300～400mm，導致偏流或者亂層情況發生。從而影響混床的正常運行。同時擾動還會將破碎的樹脂擾動到混床的底部，從而流入到凝結水處理裝置前面的蒸發器。并且通過受熱之后分解數帶兩個負電荷的硫酸根離子以及其他的溶出物質。并且因為樹脂的擾動導致了陽樹脂大部分在樹脂的下部，從而導致樹脂層發生了分布上的變化，導致由陽樹脂容出的帶兩個負電荷的硫酸根離子等有害物質不能夠得到陰樹脂的交換去除，從而直接進入到蒸發器。

三、SO2-在蒸發器中的濃縮

在蒸汽壓力在17MPa的時候，SiO2，NaCl，Na2SO4的分配系數都為0.1，0.003，0.0001.因此可以知道，對于微量的硫酸根離子大體上都是聚集在蒸發器液當中。

相比1000MW核電站蒸發器，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運行期間，待處理水量為33%時，蒸發器的【so】_4^（2-）顯著增加，最高達30μg/kg。。核電站凝結水處理系統改進

核電站的凝結水處理在核電站中起到了非常重要的作用，針對上述出現的一些問題做出相應的改進，主要方式有以下幾種。一是設計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，當強酸性陽離子樹脂被硫酸化時可以釋放。強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，并可進行樹脂的粉碎。三是將陽床和混床的直徑由DN3800mm改為DN3400mm，這樣能夠有效的減少樹脂的擾動;四是將離子交換樹脂的均粒和強度高的離子進行更換，減少破碎陽樹脂。

四、結語

氫型+氫陽型混床系統會經常出現故障從而導致不能夠滿足壓水堆核電站對水質的要求，凝結水系統在核電站的應用過程當中對核電站的影響非常大，所以在對凝結水系統出現相應問題的時候需要及時解決，才能夠滿足核電站凝結水系統的處理要求。

參考文獻：

[1]文功謙，王博，周鵬，朱興寶.某核電站凝結水處理系統存在的問題與對策[J].熱力發電，2009，38（5）：77～79

（作者單位：山東核電有限公司）