核电站凝结水处理技术的特点及选择 4页

'江西电力第32卷2008年第6期33文章编号：1006—348Xf2008)06—0033—04核电站凝结水处理技术的特点及选择韩巍，文功谦，曹聪敏，朱兴宝(中广核工程有限公司，广东深圳518124)摘要：介绍了压水堆核电站设置凝结水处理装置的必要性和作用，确认了氢型混床(裸混床)系统不能满足压水堆核电站对水质的要求，论证了铵型混床系统完全不能使用于压水堆核电站的凝结水处理．只有前置氢型阳床加氢型混床系统才能满足压水堆核电站的凝结水处理的要求。关键词：核电站；凝结水；阳床；混床；再生中图分类号：TM623．7文献标识码：AAbstract：ThenecessityandfunctionofcondensatepolishingsysteminPWRhasbeenintroduced，thefactthathydrogenMix—bedwithnopre—cationcannotsatisfythewaterqualityrequirementsofPWRhasalsobeenaccepted．IthasbeendeducedinthispaperthatammoniatedMix—bedcannotthoroughlybeingusedinCondensatePolishingPlant．Onlycombinedwithpre—cationbed．canhydrogenMix—bedreachthePolishingPlantdemandofPWR．Keywords：PWR；condensate；pre—cationbed；mix-bed；regeneration对蒸汽发生器排污水的水质要求很高．要尽可能的0引言降低杂质的浓度。为了保证压水堆核电站蒸汽发生器的给水质核电站蒸汽发生器的给水是由汽轮机做完功的量，除了加强蒸汽发生器的排污外，就必须设置凝结蒸汽冷却的凝结水和除盐系统的补给水组成。凝结水处理装置，以去除凝结水中的悬浮性杂质和溶解水占蒸汽发生器给水总量的90％以上，因此，蒸汽性的盐类。发生器给水的质量在很大程度上取决于凝结水的质1．2压水堆核电站的水汽质量与火力发电机组水量【l121o汽质量的比较刚1压水堆核电站凝结水处理的必要性我国某1o00MW压水堆核电站二回路水汽质量采用了《化学与放射化学技术规范》标准，与火力1．1压水堆核电站蒸汽发生器特殊材质对给水质发电机组水汽质量采用的(GB／T12145—1999火力量的要求发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》的标准相比，压压水堆核核电站电站蒸汽发生器对给水质量的水堆核电站二回路蒸发器排污水的要求是：『Na1<3要求很高，这主要是由核电站蒸汽发生器的特殊要求所决定的。蒸汽发生器的管材要兼顾核电站一回Lg，[C1-]<2Lg，[soz：3<2，而火力发电机组炉水的要求是：[CIJ_<-O．5mgL，对[N卅和[S0没路冷却液和二回路除盐水的使用条件，因此，只能采有提出要求；压水堆核电站二回路凝结水处理混床出用价格昂贵的合金材料，如镍基合金Inconel600、水质量的要求是：【Na】<0．1Lg，[Cl-]<0．1Lg，Inconel800或Incone690等。镍基合金对除盐水中【s0<0．2Lg，而火力发电机组凝结水处理混床的SO4_2、Na、CI一等微量离子很敏感，尤其在蒸汽发出水质量的要求是：[Na15g／L，对[s0和[cl1没生器中浓缩的情况下。会引起镍基合金管材的晶间有提出要求。应力腐蚀和管端与管板缝隙处的凹陷损坏。而蒸汽可见．压水堆核电站二回路水汽质量要求要比发生器一旦发生泄漏等故障，由于有放射性问题，无火力发电机组高出几十倍至百倍，有些火力发电机法更换管子，只能堵管，维修的条件非常困难。所以，收稿日期：2008一lO一09作者简介：韩巍(1974-)，男，研究生，主要从事核电站调试工作。 江西电力第32卷2008年第6期组没有要求的．压水堆核电站也提出了要求的杂质、水汽系统热力设备金属腐蚀产物、补给水带3ooMW及以上火力发电机组规定都设置凝结入的悬浮物和含盐量，减少热力系统的结垢和腐蚀。水处理装置，那么，水汽质量要求更高的压水堆核电(2)新机组启动时投运凝结水处理，减少水汽系站二回路更应该设置凝结水处理装置。统的清洗时间。(3)机组大修、小修后启动时，投运凝结水处理2压水堆核电站凝结水中杂质的种类12171可缩短启动时间，降低了启动费用。核电站凝结水含有一定量的各类杂质，尤其是(4)在凝汽器发生严重泄漏时，凝结水处理的运含有较高浓度的NHOH。杂质主要有以下几大类：行可使机组有足够的抢修时间。2．1给水、蒸汽发生器加入的NI"LOH等化学药品4压水堆核电站凝结水处理技术设备为了热力设备的防腐防垢，通常都会向给水、蒸汽发生器加入的化学药品如NH、N2H和磷酸盐和系统的选择等。尤其是为了维持给水、蒸汽发生器的pH值，例4．1凝结水处理的一般方法如12．7l8-3MPa的汽包炉为了防止给水系统的腐现在采用的凝结水处理方法有：前置过滤器(覆蚀，必须加入NH，使给水的pH维持在8．89．3之盖过滤器、电磁过滤器、管式微孔过滤器、氢型阳床、间；采用磷酸盐处理时，必须使炉水的pH值维持在粉末树脂过滤器等)、混床(氢型混床、铵型混床、三910之间：压水堆核电站的蒸汽发生器中的pH值层混床等)、单床串联、三室床等。高达9．7。因此，蒸汽凝结为凝结水后，也含有一定目前常用的凝结水处理系统是混床处理技术。量的NHOH，导致混床树脂要交换的阴、阳离子浓凝结水处理混床主要有氢型混床(裸混床)(RH／度相差十分悬殊，对凝结水处理混床的运行有重大ROH)、铵型混床(RNH4／ROH)和前置氢型阳床加氢的影响。型混床(RH—RH／ROH)等系统。2．2凝汽器泄漏时进入凝结水的冷却水凝结水处理混床与热力系统的连接．主要有低凝汽器当用淡水作冷却水时，其允许泄漏率一压(1～1．3MPa)凝结水处理混床系统(凝汽器⋯一般应小于0．02％；当用海水作冷却水时，要求泄漏率凝结水泵⋯一凝结水处理装置⋯一凝结水升压小于0．0004％。当凝汽器管因腐蚀或机械磨损而产生泵⋯一低压加热器)、中压(3．5～3．9MPa)凝结水处理小孑L或破裂时，冷却水中的悬浮物和盐类就会进入混床系统(凝汽器⋯一凝结水泵～一凝结水处理装凝结水．这些悬浮物和盐类就要依靠凝结水处理混置⋯一低压加热器)等。床来去除。当然，如果凝汽器管泄漏严重时，凝结水4．2氢型混床(裸混床)(RriftorI)经常不能满足压处理混床也只能抵挡很短的时间，必须停机抢修了。水堆核电站水质的要求隅2．3水汽系统热力设备金属腐蚀产物氢型混床一般使用的是强酸阳树脂和强碱阴树核电站二回路水汽系统中的设备和管道，会受脂，由于强碱阴树脂湿真密度比强酸阳树脂的湿真到水汽系统中的一些腐蚀性物质的作用而产生腐密度小，常常不能很好的混合。如果混床的直径、布蚀。腐蚀产物主要是铁和铜的氧化物。这些腐蚀产物水装置等设计不合适．有可能在运行中引起床内树将会进入凝结水。尤其是新机组或停(备)用机组重脂扰动，会使混合好了的树脂重新分层。因此，混床新启动时，凝结水的含铁、铜的量，比机组正常运行内混合后，运行时有时上部主要是强碱阴树脂时高几倍至几十倍，达几百至数千g／I。(ROH)，底部主要是强酸阳树脂(RH)，中间则两种2．4补给水带人的悬浮物和含盐量树脂的混合物。补给水经过一级甚至二级除盐处理后才进入蒸对混合不好的凝结水处理混床树脂取样分析。汽发生器．但还是有微量盐份残留，进入蒸汽发生器发现混床自上而下两种树脂分配比例如表1。后这些盐份会不断浓缩。而且，除盐水流经除盐水表1混床中自上而下两种树脂分配比例箱、除盐水泵和管道等设备时，也会带人少量腐蚀产取样部位(表层下)／m阳、阴树脂比例(阳：阴)物等悬浮物。0O．43压水堆核电站凝结水处理的作用0．81．0(1)去除凝汽器泄漏时进入凝结水的冷却水中 江西电力第32卷2008年第6期35由表1可见，凝结水混床树脂在混合不好时，湿的选择性系数分别为：4．1、2．6、2．3、2．0、1．6和1．0。真密度小的强碱阴树脂在床的上部、而湿真密度大在稀溶液中．强酸阳树脂对常见阳离子的选择的强酸阳树脂在床的底部。性顺序如下：压水堆核电站二回路蒸发器排污水的pH值的FeAlCaMg2~>KNHNaH期望值为9。4～9．7，限值为9．1～9．8。因此，使得蒸发从强酸阳树脂对常见阳离子的选择性系数和选器中的水和蒸汽含有一定量的NHOH，则蒸汽凝结择性顺序可以看出，NH4+比Na对强酸阳树脂的选为凝结水后，凝结水中的杂质成分主要是NHOH。择性强得多。通常，在凝汽器管基本不泄漏的情况当主要含NH4OH的碱性溶液进入混合得不好下，凝结水中主要只含有NH4~及微量的Na等阳离的、上层主要是强碱阴树脂(ROH)的混床时，碱性子和OH一及微量的Cl一等阴离子。与铵型混床溶液中的NaCI等中的阴离子较难与混床上层的强(RNH4／ROH)发生如下离子交换反应：碱阴树脂(ROH)发生离子交换反应，使得NaC1等R0H+NaCI=RCI+Na0H(2)进入下层的强酸阳树脂(RH)发生离子交换反应，生RNH4+NaCI=RNa+NH4Cl(3)成HCI等酸性产物：RNH4+Na0H=RNa+NH40H(4)RH+NaCl=RCl+HCl(1)显然。离子交换反应(2)中由于生成了强碱NaOH，这样。混合不好的混床出水中不仅有氯离子等所以，反应不容易向右进行；离子交换反应(3)、(4)杂质，而且出水是酸性的，使混床出水水质很差。中由于NH4+比Na对强酸阳树脂的选择性强得多，可见，氢型混床(裸混床)在混合不好时，其出水所以，反应也不容易向右进行。不可能满足压水堆核电站水质的要求。因此，在凝汽器管基本不泄漏时，凝结水中主要4．3铵型混床(IH肛Oil)完全不能满足压水堆核只含有NH4~及微量的Na等阳离子和OH一及微量的电站水质的要求阳Cl一等阴离子的情况下，铵型混床(RNH4／ROH)基本4．3．1铵型混床(RNH4／ROH)的优点不能除盐。它的主要功能是过滤去除凝结水中的腐氢型混床(RH／ROH)周期制水量一般在30～150蚀产物。kt之间，比制水量一般为每m。树脂lO～5Okt，因此，但是，当凝汽器管有泄漏时，对于进入凝结水的其周期在l0天左右，树脂需频繁再生。硬度离子、铜和铁等离子，会发生如下离子交换反铵型混床(RNHdROH)是在氢型混床(RH／应：ROH)投入运行后，运行到出水中氨漏过，直至混床2RNH4+Caa(Mg~2,Cu、Fe~％R2Ca(R2、Mg、R2Cu、进、出水的含氨量相等。并继续运行到出水漏钠超标R3Fe2)+2NH4~(5)为止。其周期制水量一般在400—600kt之间，因此，显然．由于Ca~2(Mg~2,Cu、Ve+O对强酸阳树脂的其周期在60天左右。离子交换选择性大，这些离子交换反应能进行。因因此。铵型混床(RNHa／ROH)不仅大大增加了此，铵型混床(RNHdROH)只有在凝汽器管有泄漏运行周期的时间。减少了树脂的再生次数，延长了树时，可以去除凝结水中的Ca幢(Mg、Cu、Fe等离脂的使用寿命．而且将氨得到了充分的利用。使氨在子，改善锅炉给水的品质。热力系统里可循环使用，运行过程中只要适当补充由此可见。在火力发电厂采用铵型混床(RNHd就可以了。取得较好的经济效益。ROH)时．它的主要功能是过滤去除凝结水中的腐4．3．2铵型混床(RNHJROH)的缺点蚀产物。它虽然基本没有除盐的作用，但在凝汽器基4．3．2．1铵型混床(RNHdROH)转型过程中的钠峰本不泄漏的情况下，出水的水质已能满足《火力发电在氢型混床(RH／ROH)向铵型混床(RNHd机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GBrr12145—ROH)转型的过程中。凝结水中NH40H很快使氢型1999)的要求。而在压水堆核电站的凝结水处理中采混床(RH／ROH)中的氢型阳树脂(RH)很快交换为用铵型混床(RNH,,／ROH)时，由于它基本没有除盐铵型阳树脂(RNH)，导致氨的漏过，使得混床出水的作用，凝结水中的高达数L的Na~等离子会全的电导率升高；氨漏过的同时，钠的排代峰也开始漏部通过混床，且钠的排代峰峰值可高达100g／L，过，钠的峰值可高达100g／L。因此，铵型混床(RNHdROH)出水水质是不能满足4．3．2．2铵型混床(RNHdROH)基本不能除盐1000MW压水堆核电站的《化学与放射化学技术Ca、Mg、K、NH“、Na、H在离子交换过程中规范》所规定的压水堆核电站二回(下转第39页) 江西电力第32卷2008年第6期：t9通过负控装置、无线数据传输、现场实测等手段泛运用，但都只是运用在35kV及以上变电站，或个及时了解各变压器及联络线(联络开关)的即时负荷别客户专用配电房，而且是使用厂家设计的成套设情况，及时投切变压器，防止变压器过负荷运行；备。将室外杆架式10kV配电变压器改造成并列运(3)定期(15天)和不定期的对变压器的负荷情行方式。目前还仅仅是作为一种尝试，若能大量推广况进行现场检测．特别是在高峰负荷时加强负荷监运用。能产生不可估量的长期的经济效益和社会效控益。同时，还需注意的是室外杆架式配电变压器的并(4)根据负荷分布情况及时调整各相负荷，使三列运行，受现场环境、场地和成本的限制。在目前情相负荷达到基本平衡。况下，自动化程度不高，不能实现远程操控。因此．并列运行中的变压器投切只能根据配电运行人员的监8结束语测结果，由人工进行直接操作，相关操作规程需要同变压器的并列运行虽然已在电力系统设备中广步完善，以确保设备的安全稳定运行。(上接第35页)路凝结水处理混床出水质量：[Na】<水堆核电站水质的要求的困难。又能解决铵型混床0．1Lg，[El-I<0．1Lg，[SO4-~]<0．2的要求(RNHJROH)由于基本不能除盐而完全不能满足压的。水堆核电站水质的要求问题。可见，铵型混床(RNHdROH)完全不能满足压5结论水堆核电站水质的要求。4．4前置氢型阳床加氢型混床(I讯一RH／ROH)能氢型混床(裸混床)系统因常出现混合不好而不满足压水堆核电站水质的要求嗍刁能满足压水堆核电站对水质的要求，而铵型混床系前置氢型阳床(RH)可通过强酸阳树脂的离子统又因它基本没有除盐作用，故完全不能使用于压交换去除凝结水中的各种阳离子(包括NaC1、水堆核电站的凝结水处理．只有前置氢型阳床加氢NH40H等)：型混床系统才有可能满足压水堆核电站的凝结水处RH+NaCI=RNa+HC1(5)理的要求。RH+NH40H=RNH4+H20(6)离子交换反应(5)生成的HC1等酸性物质，进参考文献(II陈志和．电厂化学设备及系统[M]．北京：中国电力出版社，入串联在后面的氢型混床(RH—RH／ROH)继续发2006．生离子交换反应，漏过的NaC1等由混床中的RH继f2】施燮钧，肖作善．热力发电厂水处理[M]．北京：中国电力出续发生离子交换反应去除。混床中的RH反应生成版社．1996．的和前置氢型阳床反应生成的HC1等酸性物质则【3l洪锦从．岭澳核电站第1燃料循环WANO化学指标状况研和混床中的ROH发生离子交换反应生成H0：究[J]．广东电力，2005(5)：4-9．ROH+HCl：RCl+H2O(7)【4】朱镭，梁桥洪，熊京川，朱兴宝．压水堆核电站二回路的水串联在前置氢型阳床后面的混床即使没有完全汽质量[J]。上海电力学院学报，2006(2)：121—132．混合好，混床上层的ROH也能非常容易的与前置氢【5】张澄信，朱兴宝等．对阳逻电厂凝结水处理混床投运造成炉型阳床生成的HC1发生式(7)这样的离子交换反应。水pH值下降原因的研究[J]．湖北电力1997(4)：37—40．【6】朱兴宝．火电厂凝结水及其处理的特殊性[J]．净水技术，由此可见，前置氢型阳床加氢型混床即克服了氢2003(6)：9一l1．型混床(裸混床)在混合不好时其出水不可能满足压[7】杨东方．凝结水处理[M]．北京：水利电力出版社，1990．'