核电厂凝结水精处理系统导致二回路水质钠离子浓度升高的原因分析与改进

发布时间：2021-12-31 18:31

　　某蒸汽发生器排污系统（APG）中钠离子浓度超标,无法满足世界核运营者协会（WANO）国际先进化学指标。本文对核电厂二回路存在钠离子带入的可能原因以及凝结水精处理系统（ATE）运行前、后水质指标的差异进行分析,得出ATE的树脂再生性能直接决定了蒸汽发生器排污水钠离子浓度的高低。同时ATE再生时,最大化地去除油污以及适当地降低混床阴树脂再生时的碱耗量,使得ATE运行时,蒸汽发生器排污水中钠离子浓度满足WANO国际先进化学指标。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

3ATE混床阴树脂再生Na OH消耗量趋势图

图2 3ATE混床阴树脂再生Na OH消耗量趋势图从图2可以看出，3#机组ATE系统混床阴树脂再生时，最初采取设计规定值的Na OH消耗量约1.8 m3进行再生，随后进行2倍设计消耗量进行再生，最后降低Na OH消耗量直至1.3 m3时，方才使得下游APG系统水中钠离子浓度满足WANO先进的钠含量要求值。

ATE投运初期即全流量运行，阳床树脂再生进度无法完全满足全流量运行要求，投运初期部分阳床制水量较高，阳床失效后仍运行，阳离子、部分油污进入混床，导致混床阳树脂失效加快，且树脂受油污染较严重。离子交换树脂的交换过程分为膜扩散、颗粒扩散、交换反应、颗粒扩散、膜扩散5个阶段[2]。树脂颗粒（图1a）受油污染后，油分子会在树脂颗粒表面形成一层包裹油膜[2]（图1b），堵塞树脂空隙或孔穴，阻碍了离子膜扩散过程，导致交换过程无法进行，从而使树脂失去交换能力，具体表现为树脂交换能力下降或丧失。另一方面，油分子之间的引力会导致树脂颗粒互相吸引、粘附在一起，形成阴阳树脂抱团现象[2]（图1c），引起混床树脂难以分离，破坏正常水流走向，从而影响混床树脂的分离乃至再生、运行效率。同时油的密度较小，加上其疏水性，会出现油污染树脂颗粒漂浮现象，加大了混床树脂分离难度。某CPR1000核电厂ATE系统混床再生采取高塔分离法，将混床树脂输送至分离塔中，通过水力分层原理和阴阳树脂的比重不同以及树脂粒径差异对阴阳树脂进行分离，而油污染的树脂颗粒大大增加了分离的难度，同时阴阳树脂分离过程中托脂流量是针对正常未被油污染树脂分离传输进行设计控制，此流量若不进行干预，在分离塔内进行阴树脂传输时，阳树脂也会随阴树脂一起传至阴树脂再生塔内，使得分离塔阴树脂内混有阳树脂，在阴树脂进行再生时，阳树脂会变为钠型树脂混在阴树脂中，在制水时，会导致钠离子释放到水中导致钠离子浓度升高[3]。由于树脂油污染以及沾污，再生过程中再生液Na OH（碱液）与树脂表面油发生皂化反应生成脂肪酸钠（R-COONa),R-COONa会随着油脂继续包裹在树脂表面，再生后的混床树脂传输进入床体投运后，温度上升，流速加快，R-COONa也会发生水解反应：

【参考文献】：
期刊论文
[1]凝结水精处理系统混床再生后出水钠离子含量高的原因分析[J]. 石磊.  科技视界. 2019(02)
[2]凝结水精处理系统油污染树脂复苏[J]. 彭章华,崔焕芳,王广珠,罗纯仁,陈平,张清瑜.  中国电力. 2015(11)
[3]秦山三核凝汽器泄漏对WANO化学性能指标的影响及其对策[J]. 田民顺,游兆金,刘祖洁.  中国核工业. 2010(06)



本文编号：3560759