某核电站凝结水处理系统存在的问题与对策

　　核电站反应堆一回路具有强烈的放射性,蒸汽发生器(蒸发器)一旦发生泄漏等故障,则无法更换管子,只能堵管,维修的条件非常困难。所以,为了保证核电站蒸发器的给水质量,除了加强排污外,必须设置凝结水处理装置,以去除凝结水中的悬浮性杂质和溶解性盐类。

　　1　某核电站凝结水处理系统设备与水质指标[1,2]

　　某核电站(下文称S核电站)凝结水处理系统由并列的3台前置氢型阳床(RH)和并列的3台氢型混床(RH-RH/ROH)串联组成,为中压系统。氢型阳床(DN3 800 mm)和氢型混床(DN3 800 mm)的配水管由1根母管及4根支管组成,出口加有挡水板。再生采用锥体分离法,锥体设备上部DN2 000mm,下部DN2 600 mm,高5 450 mm。混床所用强酸阳树脂Amberjet 252 H和强碱阴树脂Amberjet 900 OH是美国Rohm and haas公司的产品。凝结水处理系统出水水质要求见表1。

　　2　S核电站凝结水处理系统存在的问题[3~6]

　　2.1　蒸发器液相所含SO2-4明显增高

　　S核电站1997年7月至9月将凝结水处理系统并入二回路主系统试运行,处理水量为33%。运行期间发现,蒸发器液相所含SO2-4浓度明显增高,最高达30μg/kg,一般为4~6μg/kg,而当凝结水处理系统退出后,SO2-4浓度则随之逐步下降,最低为1μg/kg。2006年将阳阴树脂分别更换为美国Rohm and haas公司生产的强酸阳树脂Amberjet 1600 H和强碱阴树脂Amberjet 9000 OH(全部为新树脂)后,6月27日至7月4日将该处理系统并入二回路主系统运行时,也出现了同样的现象。S核电站蒸汽发生器排污系统水汽质量为:氢电导率小于0.5μS/cm,[Na+]<3μg/kg,[Cl-]<2μg/ kg,[SO2-4]<2μg/kg ,[SiO2]<40μg/kg[7]。可见,该凝结水处理系统投运与否,会使蒸发器液相中的SO2-4浓度最大相差近30倍,一般情况下为4~6倍。可以推测,当该凝结水处理系统处理水量为100%时,蒸发器液相中的SO2-4浓度将更高。

　　2.2　氢型混床存在问题[8~10]

　　2.2.1　树脂混合

　　由于强碱阴树脂的湿真密度比强酸阳树脂的湿真密度小,因此其在混床内混合后上部主要是ROH型强碱阴树脂,底部主要是RH型强酸阳树脂,中间则是这些型号树脂的混合物。某发电厂凝结水处理系统混床中两种树脂分配比例的实测结果见表2。

　　2.2.2　树脂分离

　　研究表明,树脂的粒径、湿真密度决定树脂沉降速度,树脂的粒径、湿真密度愈大则其沉降速度也愈大。凝结水混床树脂失效后,一般利用强碱阴树脂与强酸阳树脂的湿真密度差和粒径差对阴阳树脂进行反洗分离,然后分别进行再生。然而,强碱阴树脂与强酸阳树脂的湿真密度差很小,例如RHSO4(R2SO4)为1.12 g/mL,RH为1.19 g/mL,仅相差0.07 g/mL,尤其是树脂污染后,湿真密度相差就更小。另外,部分强碱阴树脂与强酸阳树脂的粒径接近,特别当树脂破碎后,两种树脂粒径更接近,部分强碱阴树脂与强酸阳树脂的沉降速度几乎相同,所以两种树脂分离后仍有一定的混杂。例如,某热电厂凝结水混床在分离后的强酸阳树脂中混有6.11%的强碱阴树脂,强碱阴树脂中混有4.46%的强酸阳树脂,再生时凝结水混床中湿真密度大的强酸阳树脂多在床层的底部(表2)。这种情况下,强酸阳树脂会有SO2-4和其它溶出物溶出,通过给水进入到蒸发器,并在其中浓缩。SO2-4在蒸汽中的携带系数很小,多数存留在蒸发器液相内,从而导致蒸发器液相中的SO2-4浓度逐步增加。此外,强碱阴树脂会转为RCl型,混入强碱阴树脂的强酸阳树脂会转为RNa型,这不仅降低了树脂的再生度,而且会导致混床树脂保护层由于可能存在RCl和RNa型树脂,破坏了保护层的保护作用。