摘要：凝结水精处理系统混床阴阳树脂分离效果的好坏直接影响二回路水质的优劣，一旦树脂分离不彻底，会造成树脂交叉污染，将导致二回路水质指标难以达到WANO国际先进水平。本文以某核电2号机组功率运行期间出现蒸汽发生器排污水中钠离子浓度突然升高事件为背景，结合2号机凝结水精处理系统混床分离时出现的问题，重点阐述凝结水精处理系统混床树脂分离不佳的原因，根据不同的原因，通过调整设备参数、改进工艺步骤以及提出技术改造等应对措施，使得阴阳树脂高度分离，从而提高了混床的再生品质，延长了混床运行周期，达到了改善机组汽水品质的目的。文章针对混床分离不佳的问题提出了一系列解决方案，为后续核电站凝结水精处理系统建设提供了有益的借鉴。
关键词：指标超限；凝结水精处理系统；混床树脂分离；交叉污染
引言：
所谓的树脂分离包括两个方面：一是阴阳树脂的分层；二是分层好的树脂如何合理精确地输送出去，以减少树脂的混杂率。然而在某核电厂2号机组首个燃料循环及大修后，尽管在投运之前对二回路管道进行过多次冲洗，悬浮物及颗粒杂质大部分被清除，但是经过不断冲刷后，部分系统油、设备润滑油等油类物质仍不可避免地释放到二回路水中，此时油类物质被树脂吸附，造成树脂油污染，加上分层时操作步序不完善导致树脂分层不明显，树脂分层后树脂传送过程出现漏斗。以上两点是阴阳树脂分离效果不佳的原因，会导致再生时树脂交叉污染，进而导致二回路水质超标。本文主要对阴阳树脂分离不佳原因进行分析，制定应对措施，以达阴阳树脂高度分离的目的。
1 存在的问题及原因分析
1.1 混床树脂分层效果不好
在SPT分离塔对混床阴阳树脂分离后发现分离界面掺杂不清晰，混床再生后导致混床出口水质超标：由于树脂分层不好，阴树脂会受到再生酸的污染，是导致混床出水pH值偏低的主要原因；同时，阳树脂也会受到再生碱的污染，运行时，阳树脂上的Na+会被逐渐置换出来而进入水中，这是混床出水含盐量偏高的主要原因。
造成分层效果不好的原因有以下两点：
（1）树脂未完全失效。混床切换退出时由于阴阳树脂没有完全失效，分离再生时会产生以下两方面不利因素：一是阴阳树脂湿真密度差距小，导致树脂在分离塔内无法分理处清晰界面，阴阳树脂掺杂；二是在未失效的阴阳树脂中，阳树脂脱离出的氢离子与阴树脂脱离出的氢氧根离子结合生成水，失去氢离子的阳树脂显负电性，失去氢氧根离子的阴树脂显正电性，两种带异种电荷的树脂小球就会相吸引而产生树脂抱团。其中物理抱团可以通过多次擦洗消除，而电荷抱团不能通过擦洗消除。混床树脂失效度越低，以上不利因素就越显著，这样就越难做到分离。
（2）树脂遭遇油污染。混床树脂受到油污染后使得阴阳树脂在分离过程中出现树脂抱团、分离末期仍有树脂漂浮、悬浮、聚团现象，反洗排水可见水面油膜，由于油膜的存在使得阴阳树脂抱团分离难度加大。
1.2 阴阳树脂比例失衡
按照设计要求，分离塔内的阴阳树脂比例、高度均有明确要求。SPT分离塔阴阳树脂分层结束后，进行输出阴树脂程序操作时，我厂是通过设定输出阴树脂程序的时间参数，让阴树脂充分输完。然后执行输送阳树脂程序，阳树脂输送通过SPT分离塔最底部窥视孔光电开关触发闭合信号，停止输送阳树脂程序，完成阳树脂的输送但实际观察中发现前一床树脂输送完树脂留下的阴阳树脂层高与规定值相比存在偏差，从而导致树脂掺杂比例失衡。
造成阴阳树脂比例失衡原因有以下三点：
（1）树脂从顶部排水阀跑出。树脂长期运行破损后随水、汽反洗流出，造成树脂损失；树脂遭遇油污染后抱团体积增大，使得树脂所受浮力增大而漂浮在水面上，在树脂分层操作的第一步直接给罐体进行满水操作，导致漂浮在分离塔顶部的树脂从顶部排水阀跑出；
（2）存在虚假高度。一次分离结束后，树脂由于受到油污染漂浮在水面，加上输送树脂前静止时间短，使得树脂未完全沉降，树脂高度为虚假高度，影响阴树脂转移高度判断，造成树脂输送完树脂留下的阴阳树脂层高与规定值相比存在偏差，从而导致了传送树脂的比例失衡；
（3）产生“漏斗”。在树脂分离后进行传送时有夹杂现象，阳树脂在由SPT分离塔传送至CRT时带有阴树脂。通过窥视孔观察发现在阳树脂传送过程中由于出现漏斗状树脂面，使本应留在阳树脂上部的阴树脂从凹底处混入到阳树脂中，从而在再生过程中造成树脂的交叉污染，致使混床的运行周期及出水水质受到影响。
2 应对措施
2.1 增加可调节的光电开关
SPT分离塔输出阴树脂的窥视孔加装高度可调的光电开关，光电开关的信号做进输出阴树脂程序，当阴树脂和水的分界面到达高度可调的光电开关位置处时，触发信号传到上位机，终止输出阴树脂程序，消除树脂输送完树脂留下的阴阳树脂层高与规定值相比存在偏差的问题，从而有效控制每台混床阴阳树脂量，避免树脂掺杂影响阴阳树脂再生质量，从而可有效的提高混床出水水质。
2.2 调整SPT上下部进水流量
针对“漏斗”的出现做了两个试验，先将SPT下部进水流量控制在7m3/h，改变SPT上部进水流量，通过测量CRT中阳树脂含量，确定最佳SPT下部进水流量；同理，再保持SPT上部进水流量不变，改变SPT下部进水流量，确定SPT下部最佳进水流量。试验数据见图表1、图表2。
图表1 SPT分离塔下部进水流量为7m3/h时CRT中阳树脂含量
图表2 SPT分离塔 上部进水流量为20m3/h时CRT中阳树脂含量
通过反复试验，观察发现SPT上部进水流量控制在20-25m3/h，下部进水流量控制在5-6m3/h消除了漏斗状，输送效果最佳，能够达到阳树脂中阴树脂含量小于0.1%的指标。
2.3 使用ROR技术
具体操作内容如下：
（1）将分离塔中阴阳树脂进行常规分层，分层后先将阴树脂导入阴再生塔中，阳树脂保留在分离塔中；
（2）对阴树脂进行再生后重新导入分离塔中，进行第二次分层；
（3）将分层后的树脂分别导入阴阳再生塔中进行再生，再生剂浓度、再生时间不变。
以上方法的主要优点在于第二步，利用阴树脂再生后比重变轻，夹杂的阳树脂失效变重的原理，重新导入分离塔后进行第二次分层时，阴阳树脂因比重关系更利于有效分层；还可利用分离塔中未完全失效阳树脂吸收阴树脂再生过程中残留的钠离子（Na+），降低树脂中钠离子含量，降低二次污染概率。
2.4 进行树脂深度复苏
依据氢氧化钠碱性清洗剂原理，按照现有的再生设备采取碱洗浸泡的方式对树脂进行深度复苏尝试，利用碱液的除油效果，降低油污表面张力，使油污乳化去除，起到洗涤的作用；同时根据ROR技术原理使得阳树脂失效变重，阴树脂再生变轻，加大了阴阳树脂比重，消除电荷抱团现象，使得树脂在SPT分离塔中更加容易分层。
2.5 调整工艺步骤
在SPT分离塔树脂分层时的第一步操作满水之前和树脂第一次分层结束之后增加正洗步骤使得树脂快速压实下来，避免漂浮的树脂在满水的时候直接从顶部排水阀直接跑出来造成树脂损失，同时消除了分层后树脂悬浮产出的虚假高度。
3 结论
凝结水精处理系统混床树脂分离存在的问题有混床树脂分层效果不好、阴阳树脂比例失衡等，本文通过分析这些问题产生的原因，并提出了可靠的方案，解决了凝结水精处理设备运行和再生中出现的阴阳树脂交叉污染、树脂分离及传脂混杂等问题，能够有效保证我国核电站凝结水精处理系统的出水水质，减小由于水质原因对核电站热力设备的影响，还能够有效提高系统的运行效率，优化二回路水质的WANO指标。
参考文献：
[1]汤兴，核电厂水化学高塔分离法在凝结水精处理中的应用[J]，电站辅机，2010.09，34-35
[2]郑成远，离子交换树脂污染的诊断及处理方法[J]，冶金动力，2007，42-45
论文作者:张少伦,林享,郝元,郑金慧,卢晔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/20
标签：树脂论文; 阴阳论文; 凝结水论文; 抱团论文; 水质论文; 油污论文; 高度论文; 《基层建设》2018年第36期论文;