摘要：核电厂凝结水精处理系统（ATE）通过前置阳床、高速混床及相应过滤器除去二回路凝结水中的离子态及悬浮状杂质，在机组启动阶段、正常运行、及凝汽器发生轻微泄漏等工况下防止蒸汽发生器传热管不被腐蚀的重要作用。本文主要介绍了福清核电站凝结水精处理系统（ATE）运行优化。
关键词：核电；凝结水精处理；系统优化
一、凝结水精处理系统概述
福清核电站已运行的1～4号机组各配有一套凝结水精处理系统（ATE），由五台前置阳床、五台高速混床、三台净凝结水泵及与其相连的管道、阀门所组成，系统流程示意图见图1。
图1 凝结水精处理系统流程示意图
其主要功能为保证二回路水质满足化学和放射化学技术规范，并尽可能低的水平，防止蒸汽发生器内杂质离子浓缩对传热管的腐蚀。所以必须保证其在水质控制上的“绝对安全”。
福清核电站对凝结水精处理系统出水的水质要求参照《化学和放射化学技术规范》【1】执行，详见表1。
表1 凝结水精处理混床出口的水质要求
二、系统运行优化
1 切床优化
凝结水精处理系统在核电机组启动升功率及正常运行阶段，根据化学及放射性技术规范要求，应尽可能的降低二回路杂质离子水平，使其蒸汽发生器排污（APG）离子水平在如图1所示的1区水平。
图1 P>25%Pn的RP模式钠和电导率运行区域图
根据强酸型树脂强酸性阳树脂，在稀溶液中对常见阳离子的选择性顺序为【2】：
Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞（K+≈NH4+）＞Na+＞H+
凝结水精处理除盐床失效过程中最先漏出钠离子有害离子，福清核电阳床切换标准为阴电导≥0.3S/cm，正常一般维持在在0.05-0.06S/cm水平，根据运行经验当电导超过该水平后很快便失效，因此当阳床出水电导高于正常水平后应提前干预切床，可防止钠离子泄漏进二回路，有利于二回路水质。
2.加药模式优化
为防止二回路管道及设备腐蚀，二回路通过加氨溶液提高pH的方式遏制管路及设备腐蚀，根据化学和放射性技术规范，控制二回路pH值期望值范围为9.6-9.8，然而在期望值范围内通过加大加氨量增大pH值，其结果使前置阳床失效速率大大加大，最终导致再生工作频率加大。因此在机组启动及二回路水质较差、投运除盐床列数较多的时，控制氨量维持pH在低限；水质较好、投运除盐床列数较少或凝结水精处理系统退出运行时，控制加氨量维持pH在高限范围内。
3.流量调节阀门优化
凝结水精处理系统根据机组二回路水质确定处理流量，机组启动或水质较差通过投运全流量尽快降低二回路离子水平；机组水质较好可退出其运行。其处理流量控制通过主控调节凝结水精处理系统出口母管气动阀开度。该阀门为气动蝶式调节阀，在调节开度时阀位发生较大波动，从而带动管道、阀门剧烈晃动，导致仪控附件松动等缺陷18次，同行电厂选用该型号阀门也一直存在阀位波动问题，对主控对系统的流量调节和控制产生较大影响。借鉴同行电厂经验对该阀门改用气动活塞式V型偏心硬密封球阀，可保证凝结水精处理系统各处理流量工况在合理的调节范围。
4.混床树脂分离优化
为保证二回路水质达到化学和放射性技术规范要求并尽可能低的水平，树脂再生尤为重要，阳床虑除杂质、铵根离子及其他阳离子，混床对水质进一步深度除去阴阳杂质离子。因此混床的再生出水水质尤为重要，首先保证混床阳树脂、阴树脂分离度。
福清核电对混床树脂进行体外再生：将失效树脂输送至分离塔中，与留在塔中的混脂一起进行空气擦洗，以清除树脂表面吸附的杂质和破碎树脂，再对树脂进行分步反洗，使混脂在充分反洗条件下分层，形成明显的阳、阴两部分树脂层；但由于机组管路安装残存油脂类污染吸附在树脂表面、及树脂未完全失效阳阴树脂湿重差距小导致阳阴树脂分离掺杂等因素，最终影响床体出水水质。为避免树脂污染及湿重差距小，需对阴阳树脂导入阴阳塔内反复对其碱泡擦洗处理，洗出油脂及增大阳阴树脂湿重差，再倒回分离塔分离。
5.混床再生废水回收利用优化
随后将分离好的阴、阳树脂分别导入阴、阳再生塔进酸、碱进行置换再生，分别使失效的阳、阴树脂转型成H+型和OH-型，然后进行正洗达标。其中，阳树脂采用3.5%-5.5%的H2SO4再生，阴树脂采用3.5%-5.5%的NaOH再生，碱再生液的温度控制在35-40℃。根据离子选择性吸收可逆性原理及再生塔为顺流再生原理，消耗用大量的再生液硫酸及氢氧化钠，确保阴阳树脂转化为RH、ROH型树脂。
为确保置换出的杂质离子及再生液本身离子残留被冲洗干净，需对再生好的树脂进行冲洗，冲洗流量为60t/h对应的阴塔、阳塔及树脂贮存塔出口冲洗废水电导数据见下图2。阴、阳树脂再生塔冲洗废水电导在0.8μs/cm前下降较快，继续冲洗由于树脂中含杂质离子已经在相对低的水平，其电导下降的趋势非常缓慢。贮存内树脂是由已再生冲洗合格的阴阳树脂导入并经混合，冲洗废水出口电导很快下降到较低水平，之后继续冲洗下降更为缓慢。因此树脂冲洗后期排出大量低浓度离子的废水带来如下问题：
图2 阴塔、阳塔及树脂贮存塔电导冲洗时间及数据变化趋势
1）再生一次混床消耗大量的除盐水，为YA制水带来压力；
2）冲洗后期排出的废水含离子水平比较低，直接排放造成大量水的浪费；
3）废水排入常规岛废水处理系统，由于常规岛废水必须排除SEL罐子循环监测合格后方可排放，造成废水接纳压力过大；
4）机组大修后启动阶段水质较差，凝结水精处理系统投运全流量，树脂失效加速，废水接纳限值，制约树脂再生。
因此再生废水出口电导测量与废水排放阀和废水回收利用阀连锁，当检测废水电导高时直接排放；电导低时，低离子的再生废水导入回收水箱，由回收水泵输入回收混床净化处理后对阴塔、阳塔和树脂储存塔进行循环冲洗，直至冲洗至排水尽可能低的水平。
结语：
凝结水精处理系统运行优化主要从切床、加药、流量调节阀门、混床树脂分离、再生废水回收利用五方面入手，对系统中出现的问题进行分析，并针对性的提出优化措施，保证机组二回路水质，提高系统运行效率，降低经济耗，提升核电机组经济效益。
参考文献：
[1] 福清核电.1、2号机组化学和放射化学技术规范
[2] 黄成群，李艳萍.电厂水处理设备运行与维护.中国电力出版社.2013
论文作者:李杨,陈岳峤
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/11
标签：树脂论文; 凝结水论文; 废水论文; 水质论文; 离子论文; 回路论文; 福清论文; 《电力设备》2019年第1期论文;