核電凝結(jié)水精處理系統(tǒng)回收水處理單元的應(yīng)用

曹洋

（浙江海鹽力源環(huán)保科技股份有限公司，上海200233）

核電凝結(jié)水精處理系統(tǒng)回收水處理單元的應(yīng)用

曹洋

（浙江海鹽力源環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，上海200233）

在詳細(xì)分析回收水循環(huán)處理利用原理的基礎(chǔ)上，介紹了回收水處理的配置和主要控制指標(biāo)，以及回收水處理單元首次在核電凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹(shù)脂再生過(guò)程中的應(yīng)用情況。通過(guò)陰樹(shù)脂再生塔和陽(yáng)樹(shù)脂再生塔循環(huán)清洗時(shí)間調(diào)整，并根據(jù)再生劑殘留量的對(duì)比，得到兩者最佳的循環(huán)清洗時(shí)間比例。最后進(jìn)行了回收水處理單元所能取得的節(jié)水效果分析。

核電廠；凝結(jié)水精處理；回收水；樹(shù)脂再生

隨著國(guó)內(nèi)電力行業(yè)日益發(fā)展，特別是核電1 250、1 400 MW機(jī)組的出現(xiàn)，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)需要處理的水量不斷增大，而且對(duì)出水水質(zhì)要求更為嚴(yán)格，因而對(duì)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)運(yùn)行、樹(shù)脂再生的要求不斷提高。為了提高對(duì)再生后陽(yáng)、陰樹(shù)脂的清洗效果，需要應(yīng)用大量的除鹽水對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的沖洗，這將造成凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹(shù)脂再生的除鹽水水耗大大增加。因此在達(dá)到對(duì)樹(shù)脂完全清洗的同時(shí)，有力的節(jié)水措施也必須一步到位，以達(dá)到對(duì)樹(shù)脂清洗和節(jié)約沖洗用除鹽水的目標(biāo)。

1　概述

在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)混床再生系統(tǒng)中，在采用H2SO4作為陽(yáng)樹(shù)脂再生劑和采用NaOH作為陰樹(shù)脂再生劑的情況下，對(duì)陰樹(shù)脂再生塔中陰樹(shù)脂層內(nèi)殘留的Na+、陽(yáng)樹(shù)脂再生塔中陽(yáng)樹(shù)脂層內(nèi)殘留的需要用除鹽水長(zhǎng)時(shí)間的正洗來(lái)徹底去除，否則可能會(huì)對(duì)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)造成影響。根據(jù)樹(shù)脂廠家資料，陰樹(shù)脂正洗水總量應(yīng)為陰樹(shù)脂體積的2～5倍，陽(yáng)樹(shù)脂正洗水總量應(yīng)為陽(yáng)樹(shù)脂體積的3～6倍；在通常情況下，國(guó)內(nèi)電廠設(shè)置的陽(yáng)/陰樹(shù)脂再生結(jié)束標(biāo)志為正洗出水電導(dǎo)率達(dá)到2 μS/cm。如果加大正洗水用量、延長(zhǎng)正洗時(shí)間，那么再生后樹(shù)脂內(nèi)的再生劑殘余量可減少到極低的水平。通過(guò)秦山核電廠擴(kuò)建項(xiàng)目（方家山核電工程）凝結(jié)水精處理混床再生系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況表明，在正洗總時(shí)間在達(dá)到16 h后，陰樹(shù)脂再生塔中Na+、陽(yáng)樹(shù)脂再生塔中的殘余量均可達(dá)到小于10 mg/L的水平，完全滿足凝結(jié)水精處理混床樹(shù)脂再生后的水質(zhì)指標(biāo)要求。與此同時(shí)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，如果采用除鹽水作為正洗水來(lái)源，那么每次再生時(shí)進(jìn)行16 h的正洗，除鹽水的消耗量將達(dá)到一個(gè)驚人的水平。在這種情況下，有必要設(shè)置一個(gè)回收水處理單元，用于陽(yáng)/陰樹(shù)脂進(jìn)酸/堿再生結(jié)束后，將樹(shù)脂的進(jìn)一步正洗出水作為回收水送入回收水處理單元，經(jīng)回收水混床處理后，將電導(dǎo)率達(dá)標(biāo)的正洗回收水重新送回凝結(jié)水精處理再生單元，作為陽(yáng)/陰樹(shù)脂的正洗用水。此過(guò)程可實(shí)現(xiàn)正洗用水的循環(huán)使用，達(dá)到節(jié)水目的。

2　回收水處理單元的配置和主要控制指標(biāo)

回收水處理單元如圖1所示。

圖1　回收水處理單元

回收水箱作為中間水箱，臨時(shí)儲(chǔ)存來(lái)自陽(yáng)床/混床再生單元需處理的回收水，回收水通過(guò)回收水泵帶入回收水混床進(jìn)行處理；回收水混床下游設(shè)置回收水混床樹(shù)脂捕捉器，用于捕捉可能漏出的破碎樹(shù)脂；當(dāng)回收水混床出水導(dǎo)電率大于0.07 μS/cm時(shí)，此時(shí)關(guān)閉回收水出水閥，打開(kāi)回收水循環(huán)隔離閥，使回收水在單元內(nèi)進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，對(duì)回收水持續(xù)進(jìn)行處理，直至回收水混床出水導(dǎo)電率小于0.07 μS/cm時(shí)，說(shuō)明回收水處理已合格，此時(shí)關(guān)閉回收水循環(huán)隔離閥，打開(kāi)回收水出水閥，使用處理合格的回收水對(duì)陽(yáng)床/混床再生單元中的陽(yáng)/陰再生塔內(nèi)再生好的陽(yáng)/陰樹(shù)脂進(jìn)行正洗。此時(shí)再生塔的正洗排水經(jīng)回收水箱、回收水泵、回收水混床再次處理后，重新回到陽(yáng)床/混床再生單元，對(duì)陽(yáng)/陰再生塔內(nèi)備用陽(yáng)/陰樹(shù)脂進(jìn)行加強(qiáng)正洗，如此回收水處于一個(gè)周而復(fù)始的良性循環(huán)利用過(guò)程，除少量電導(dǎo)率表取樣排水外，無(wú)需外界除鹽水的大量補(bǔ)充，達(dá)到了節(jié)水的目的，且系統(tǒng)采用程序自動(dòng)控制，增加的人員工作量極小。

回收水混床采用的是體內(nèi)再生混床，如果內(nèi)部只填裝陰、陽(yáng)兩種樹(shù)脂，在回收水混床樹(shù)脂再生時(shí)，需首先對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行反洗分層，其陰陽(yáng)樹(shù)脂的分界面處于回收水混床的中間排水裝置的分配支母管中心，陰樹(shù)脂位于支母管的上方，而陽(yáng)樹(shù)脂位于支母管的下方。此時(shí)體內(nèi)再生系統(tǒng)在這兩種樹(shù)脂的分界面之間沒(méi)有特殊的分隔措施，所以在對(duì)兩種不同類型的樹(shù)脂再生時(shí)會(huì)造成陰樹(shù)脂和陽(yáng)樹(shù)脂各自的再生液存在越過(guò)樹(shù)脂的交界面而進(jìn)入對(duì)方的樹(shù)脂中去的可能，即用堿再生液對(duì)陰樹(shù)脂再生時(shí)，再生的堿再生液在經(jīng)過(guò)陰樹(shù)脂層后不能及時(shí)地從中間排水裝置排出，造成可能有部分堿再生液進(jìn)入下部陽(yáng)樹(shù)脂的表層，從而陽(yáng)樹(shù)脂受到堿液的污染成為Na+型樹(shù)脂；同樣道理，再生陽(yáng)樹(shù)脂的酸再生液也可能進(jìn)入上層的陰樹(shù)脂下表面層，使其成為SO42-型樹(shù)脂，即形成“交叉污染”。存在“交叉污染”的樹(shù)脂在混合再投入運(yùn)行后會(huì)使混床出水水質(zhì)變差，水中會(huì)呈現(xiàn)Na+和SO42-離子。這對(duì)于用回收水來(lái)清洗凝結(jié)水精處理系統(tǒng)高速混床體外再生的樹(shù)脂是不合適的，會(huì)造成高速混床的樹(shù)脂污染。

為避免以上問(wèn)題，實(shí)際運(yùn)行中的回收水混床采用了三層床技術(shù)，使用三層床專用樹(shù)脂，即采用一定體積的、一種比重介于陽(yáng)樹(shù)脂和陰樹(shù)脂之間的惰性樹(shù)脂在分層時(shí)來(lái)隔離陰陽(yáng)樹(shù)脂，其最重要的特性是不會(huì)發(fā)生離子交換。在對(duì)混床樹(shù)脂反洗分層時(shí)，由于其比重的特殊性，反洗后很自然的介于陰樹(shù)脂和陽(yáng)樹(shù)脂之間，其樹(shù)脂層厚度把中間排水裝置容納在其中。確保了陰、陽(yáng)樹(shù)脂交界面的完全脫離。酸、堿再生液越界進(jìn)入的是惰性樹(shù)脂層，而不會(huì)進(jìn)入對(duì)方的樹(shù)脂層，從而也就避免了再生劑的交叉污染，保證了回收水混床樹(shù)脂的再生效果，回收水混床運(yùn)行時(shí)水質(zhì)有了保障。

3　不同循環(huán)清洗時(shí)間比下再生劑殘留量的分析

為達(dá)到相同正洗時(shí)間條件下，陽(yáng)/陰樹(shù)脂正洗結(jié)束后再生劑殘余量最小，秦山核電廠擴(kuò)建項(xiàng)目（方家山核電工程）凝結(jié)水精處理系統(tǒng)1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組在相同沖洗時(shí)間總長(zhǎng)、不同的陰樹(shù)脂再生塔/陽(yáng)樹(shù)脂再生塔循環(huán)沖洗時(shí)間（1號(hào)機(jī)組為1∶1，2號(hào)機(jī)組為2∶1）對(duì)比下，對(duì)回收水混床、陰樹(shù)脂再生塔、陽(yáng)樹(shù)脂再生塔的沖洗水出水水質(zhì)進(jìn)行了取樣分析，以制定更合理的正洗時(shí)間比。分析數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表11　號(hào)機(jī)組陰樹(shù)脂再生塔/陽(yáng)樹(shù)脂再生塔循環(huán)清洗記錄

由表1、表2可見(jiàn)，在同樣進(jìn)行16 h循環(huán)沖洗的條件下，當(dāng)循環(huán)清洗時(shí)間比為2∶1（即陰樹(shù)脂再生塔清洗2h后陽(yáng)樹(shù)脂再生塔清洗1h，不停循環(huán)）時(shí)，陰樹(shù)脂再生塔中Na+、陽(yáng)樹(shù)脂再生塔中SO42-的殘余量均小于10mg/L，遠(yuǎn)小于循環(huán)清洗時(shí)間比為1∶1時(shí)的水平，這說(shuō)明盡管陰樹(shù)脂粒徑小于陽(yáng)樹(shù)脂，但Na+的擴(kuò)散速度仍比SO42-小，因此循環(huán)清洗時(shí)間比選定為2∶1。

表22　號(hào)機(jī)組陰樹(shù)脂再生塔/陽(yáng)樹(shù)脂再生塔循環(huán)清洗記錄

4　回收水處理單元所能取得的節(jié)水效果

以實(shí)際運(yùn)行中的秦山核電廠擴(kuò)建項(xiàng)目（方家山核電工程）凝結(jié)水精處理系統(tǒng)為例，當(dāng)高速混床系統(tǒng)每次再生時(shí)，對(duì)陰樹(shù)脂進(jìn)行共11 h 35 m3/h的正洗，對(duì)陽(yáng)樹(shù)脂進(jìn)行共5 h 25 m3/h的正洗，共需正洗水量為：11×35+5×25=510 m3。

在系統(tǒng)最大處理量時(shí)，每臺(tái)高速混床的凝結(jié)水處理量為1 050.84 m3/h，這時(shí)每臺(tái)高速混床的運(yùn)行周期約為54 d，高速混床為4用1備，則每臺(tái)機(jī)組高速混床單元每日正洗用水耗為：510÷54×4=37.78 m3。則全年可節(jié)約正洗用除鹽水：37.78×365=13789.7m3。

以上計(jì)算結(jié)果僅基于高速混床再生后的正洗，前置陽(yáng)床單元由于再生頻率較高，且系統(tǒng)污臟條件下樹(shù)脂擦洗時(shí)間遠(yuǎn)高于系統(tǒng)清潔時(shí)，因此暫未作定量分析，但通過(guò)對(duì)高速混床單元再生時(shí)回收水單元的運(yùn)行效果來(lái)看，回收水單元也可作為前置陽(yáng)床陽(yáng)樹(shù)中脂再生后的正洗用水，而且正洗可以持續(xù)進(jìn)行，不受時(shí)間、成本限制，理想狀態(tài)下正洗可持續(xù)到再生好的陽(yáng)樹(shù)脂需輸送回前置陽(yáng)床內(nèi)為止，在有效提高樹(shù)脂的再生效果的同時(shí)，還可大量節(jié)省再生時(shí)除鹽水的用水成本。

Application of recycled water treatment unit to the condensate polishing system in nuclear power plants

Cao Yang
（Zhejiang Haiyan Power System Resources Environmental Technology Co.，Ltd.，Shanghai 200233，China）

Based on detailed analysis on the principles of recycled water circulating treatment and utilization，the configurations and main control indexes in the recycled water treatment，as well as the application situation of recycled water treatment unit to the condensate polishing system in nuclear power plants in the process of resin regeneration the first time are introduced.By means of adjusting the time of ART loop flushing and CRT loop flushing，and based on the comparison of regenerator residue amount，the proportion of optimum circulating cleaning time of the two of them is obtained.At the end，the water saving effect possibly obtained from the recycling water treatment unit is analyzed.

nuclear power plant；condensate polishing treatment；recycled water；resin regeneration

X703.1

B

1005-829X（2016）05-0106-03

曹洋（1978—），工程師。E-mail：caocius@163.com。

2016-02-28（修改稿）