降低田灣核電站3、4號機組非放廢液量的工藝研究與應用

□強 浩

一、背景

田灣核電站3、4號機組非放廢液年度排放值約為18萬m3，經統計，精處理系統再生及蒸汽發生器排污水凈化系統再生沖洗水量占3、4號機組非放廢液年度排放量約50%。田灣核電站3、4號機組調試階段凝結水精處理系統均是采用100%流量運行，并未對凝結水精處理系統進行旁路運行試驗，在維持二回路給水pH約9.5的情況下，平均每2.5天再生一個陽床，再生相對頻繁。經統計，每年3、4號機組精處理陽床再生產生廢液約10.4萬m3，占3、4號機組非放廢液年度排放值約57%；蒸汽發生器排污水凈化系統(LCQ40/50)按照當前運行方式，平均每年再生兩次；每次LCQ40/50系統聯合沖洗時，使用除鹽水量均超過1,000～1,500m3，均通過KTT或LDL系統排放。每年3、4號機組LCQ40/50系統聯合沖洗產生廢液約4,000～6,000m3，占3、4號機組非放廢液年度排放值約2%。

二、系統介紹

(一)凝結水精處理系統。田灣核電站3、4號機組凝結水精處理系統設置五臺前置陽床，其中四臺連續運行，一臺(完全再生好的)為備用；設置五臺高速混床，其中四臺連續運行，另一臺(完全再生好的)作為備用；設置3臺凈凝結水泵(兩用一備)，流量分別為凝結水流量的52.5%。凝結水精處理系統采用無閥旁路設計，即凝結水精處理裝置的進水從凝結水泵出口母管接出，經精處理凈化系統處理并通過凈凝結水送回到后面的凝結水管線[1]。

(二)蒸汽發生器排污水凈化系統。3、4號機組LCQ40/50由LCQ40/50AT001(機械床)、LCQ40/50AT002(陽床)、LCQ40/50AT003(陰床)，機組正常運行期間，蒸汽發生器排污水凈化系統一個系列運行，一個系列備用。LCQ40/50凈化系統的出口設置了電導率表，用于監測每個運行凈化序列LCQ40或LCQ50的工作情況，當出口電導率上漲并達到0.3μS/cm，說明LCQ樹脂床已經失效，電導率儀就發出報警信號，操作員盡快投入備用的凈化序列，經統計，每個系列運行周期約6～8個月。

三、降低非放廢液量方案

(一)降低精處理系統再生廢水水量方案研究。

1.可行性分析。根據3、4號機組凝結水精處理系統設計文件，凝結水精處理系統可以旁路運行，但并未明確旁路運行流量。通過對凈凝結水泵性能曲線進行分析，泵的穩定運行區間為30～120%Qsp，可以通過改變泵的運行流量，來達到改變凝結水精處理系統旁路流量的目的[2]。2018年7月在進行凈凝結水泵定期切換時，已逐步增加精處理系統旁路流量至月1500t/h，凝結水精處理系統運行穩定。3、4號機組商運以來，通過對正常功率運行期間二回路水質進行跟蹤，排污水、給水水質控制指標均處在較低水平，統計數據見表1。

表1 正常功率運行期間二回路水質統計數據

綜上所述，增加凝結水精處理系統旁路運行流量，降低凝結水精處理陽床再生頻度是可行的。

2.凝結水精處理系統旁路運行試驗期間二回路水質評價。

(1)給水水質評價。對試驗前后3號機組二回路給水陽電導、氨濃度進行跟蹤對比，評價如下：試驗前后給水陽電導無明顯變化，均未超過0.08μS/cm，說明在二回路水化學工況穩定的情況下，凝結水精處理旁路流量逐漸增加至45%流量運行時，對給水陽電導無明顯影響；試驗過程中，在未改變二回路凝結水加氨量的情況下，給水氨濃度由1.2mg/L上漲至2.2mg/L，氨濃度增長與精處理旁路流量增長基本一致。

(2)蒸汽發生器排污水(JEA)水質評價。對試驗前后3號機組二回路排污水陽電導、鈉濃度、氯濃度進行跟蹤對比，評價如下：試驗前后排污水陽電導在0.1μS/cm左右波動，鈉濃度、氯濃度均小于2μg/L，說明在二回路水化學工況穩定的情況下，凝結水精處理旁路流量逐漸增加至45%流量運行后，對排污水水質無明顯影響。

(二)LCQ40/50系統再生沖洗水回用。LCQ40/50系統再生后聯合沖洗期間，沖洗流量約5kg/s，沖洗廢水雜質主要為LCQ陰床再生殘留的氫氧化鈉，測量電導率約17μS/cm、鈉離子約2,000μg/L。根據《二回路水化學控制規程》在機組功率>50%后，開始對凝結水水質進行監督；機組啟機功率不大于50%功率時，凝結水精處理系統全流量運行。根據沖洗流量及當時凝結水流量，如直接將LCQ40/50系統再生后聯合沖洗廢水直接接入凝結水系統，將導致凝結水系統鈉離子最高上漲到25μg/L，對于凝結水精處理系統陽床的影響可忽略不計。因此，在每次大修啟機階段，凝結水精處理系統全流量運行的情況下，將LCQ40/50系統再生后聯合沖洗廢水接入凝結水系統復用是可行的。經驗證，在聯合沖洗水接入凝結水系統后，凝結水系統鈉離子迅速上漲，最高上漲至16μg/L，后逐漸下降至4μg/L，總共用時約2.5小時，此時對凝結水精處理陽床的影響可忽略不計；凝結水精處理出口母管水質評價，由于3號機組啟機階段，凝結水精處理系統全流量運行，故監測凝結水精處理混床出口母管電導率，即可判斷30LCQ40系統聯合沖洗水接入凝結水系統后對給水、排污水水質有無影響。當30LCQ40系統聯合沖洗水接入凝結水系統后，凝結水精處理混床出口母管電導率未出現波動，說明在精處理全流量運行的情況下，LCQ40/50系統聯合沖洗水接入凝結水系統對精處理出水沒有影響。

四、應用效益

(一)凝結水精處理45%旁路流量運行。3、4號機組在精處理系統45%旁路流量運行前后，凝結水精處理陽床過床流量及運行周期對比見表2。

表2 3、4號機組在精處理系統45%旁路流量運行前后陽床運行周期統計

從表2可以看出，3、4號機組在實現凝結水精處理系統45%旁路運行后，單列床的再生周期由10天提高至16天，陽床平均再生周期由2.5天提高至5.3天。3、4號機組精處理系統無旁路運行時，再生廢液量為10.4萬m3，占3、4號機組非放廢液年度排放值約58%；采用45%旁路流量運行后，再生廢液量為5萬m3，占3、4號機組非放廢液年度排放值約28%，下降約30%。

(二)LCQ40/50系統再生后聯合沖洗廢水接入凝結水系統。根據LCQ40/50運行周期，3、4號機組預計每次大修將各有一列LCQ系統樹脂床再生。

在機組啟機階段，在凝結水精處理系統全流量運行的情況下，將LCQ40/50系統再生后聯合沖洗廢水接入凝結水系統，每年3、4號機組可減少非放廢液排放量約3,000m3，占非放廢液年度排放值約2%。

五、結語

在3、4號機組凝結水精處理系統實施45%旁路流量運行及實施LCQ40/50系統再生后聯合沖洗廢水接入凝結水系統后，3、4號機組每年可減少向環境排放約5.3萬m3工業廢水，非放廢液同比可降低32%。