凝结水精处理系统问题改进

2023-01-21

1. 前言

在百万压水堆核电站二回路中的一个重要的系统就是凝结水经处理系统, 凝结水经处理系统的英文简称为ATE。ATE对于核电设备安全经济的运行具有保障的积极意义。

2. 系统简要概述

有一个核电厂, 它的1、2号机组中的凝结水精处理采用的就是“前置阳床+混床=高塔分离法”的全流量旁路式的系统配置方案。

3. 上述电站ATE运行过程中的问题分析

我们对上述核电站的ATE运行系统进行分析以后, 发现了一些问题, 现在做出如下的浅析:

(1) 我们发现在水流作用下前置阳床和混床树脂会产生互动, 会被搅动起来, 但是当混床树脂的搅动非常的剧烈时, 就会产生问题了, 比如树脂就会被搅碎;

(2) 在蒸汽发生器中SO42-的标准很难确定, 所以就比较容易发生SO42-超标的问题;

(3) 当混床树脂在水流的作用下被搅碎时, 我们就需要对其进行排放, 但是混床树脂的分离效果不是特别的明显, 破碎的树脂没有被全部排除, 所以就会堵塞锥形粘结的排水装置, 其排水装置结构也很容易被破坏;

(4) 还会出现树脂混合不均匀和出水水质质量差的问题, 这一问题主要是由于混床树脂从储存罐进入到混床时比较容易出现分层的现象, 这种现象就会容易产生上述的问题。

我们对上述问题进行分析, 可以得出问题出现的原因在以下四个方面:

(1) 当布水装置的设置不合理时就特别容易造成前置阳床和混合树脂搅动和破碎的问题出现, 一般情况下, 补水装置下面都会有4个出水型的大喷头, 这就使得水流的速度快, 冲击力度比较大, 在这种强烈的水流冲击下, 前置阳床和混合树脂就极易出现搅动和破碎的现象。

(2) 我们知道强酸性的阳树脂比较在一定的条件下特别容易溶解产生出硫酸根, 这是硫酸根产生的一种原因, 还有一种原因是, 当破碎的混合树脂进入热力系统以后, 也会溶解产生出硫酸根。正是由于硫酸根的产生原因是多方面的, 所以ATE的运行过程中就特别容易出现硫酸根超标的问题。

(3) 通常我们使用锥斗法来进行混床树脂的分离, 但是由于混床树脂自身的结构还存在一定的问题, 就会造成树脂分离效果差, 树脂交叉感染问题严重, 以及破碎的混合树脂不能完全的排放出来。

(4) 阴性树脂与阳性树脂特别容易出现分层的问题, 这是由于阴阳树脂混合后的输送过程中的密度不高。

4. 某核电厂1、2号机组ATE改进

4.1 树脂扰动、破碎问题

我们主要从两个方面来对树脂的搅动和破碎问题进行分析, 一方面是从布水装置改进和冲剂力度减少这个方面;另一方面是, 压力平衡的方面:

4.1.2 布水装置改进及冲击力

我们改进设计了一个核电厂的1号和2号机组ATE前置阳床和混床, 这就提高了三级补水装置的布水效果, 达到了布水均匀的效果, 这也延长了水流的长度。我们对冲击力的大小也进行了改进, 让水流速度在经过多次的能量转化后变缓;冲击力度在经过多次的能量转化后变小。当水流的速度变缓, 冲击力度变小时, 所产生的树脂搅动和破坏情况就会被大大的改善。

4.1.3 压力平衡

我们想要保证压力平衡, 就需要从三个方面进行考虑, 首先, 我们要保证前置阳床平衡管没遭到酸性的腐蚀;其次, 所以我们要把平衡管设置在罐体的外面;最后, 降混脂平衡管设计在外面。

4.2 树脂分离再生

经过研究发现, 我国的混床树脂分离的方法主要有两种, 一种叫做高塔法一种叫做锥斗法, 我们将参考电站的锥斗法与某一个核电厂使用的锥斗法进行比较可以发现, 这一核电厂使用的高塔法对于混床树脂进行分离的效果更加的明显, 过程更加的合理。当我们对每一台设备的功能进行明确的划分, 将她们的责任进行明确的规定以后, 就使得设备所承担的功能变得单一。这样做的好处在于可以减少阴阳树脂交叉感染的问题。与这一核电站相比, 参考核电站中设备承担的责任多样且不明确。就比较容易导致阴阳树脂交叉感染的问题出现。

4.3 破碎树脂收集分析

凝结水精处理系统系统要设置树脂捕捉器, 这一装置的具体位置在, 前置阳床以及混床的出水口。设置树脂捕捉器的目的在于将破碎的树脂进行收集, 然后避破碎的树脂进入热力系统, 产生硫酸根, 将硫酸根控制在合理的范围内。避免对排出的水质造成不利影响, 保护水质质量。所以说, 在前置阳床和混床出水口处设置树脂捕捉器是非常的必要的, 也是控制硫酸根的数量, 防止超标问题出现的有效解决措施。

5. 分析与结果对比

我们对上述的通过上述的核电厂1号和2号机组的ATE进行研究以后, 将他的数据与参考的核电站ATE进行了对比, 根据对比的结果, 我们可以得出如下的优化解决措施, 希望这些机油壶解决措施对于核电厂ATE的发展有所帮助:

(1) 与参考电站的树脂相比, 前置阳床和混床的造型要更加的优秀, 所以它的技术水平也完全能够满足机组对于树脂的技术要求, 它使得布水变得更加的合理, 而且前置阳床与混床的造型方式设计了平衡管, 平衡管对于避免树脂层的搅动有很大的积极意义, 对于减少水流运动下树脂破碎的概率也有很大的作用。

(2) 为了避免阴性树脂与阳性树脂发生价差感染的问题, 实现树脂的完全分离, 需要采取高塔法或只是树脂输送双管道布置的办法, 将混床树脂分离再生的过程进行做大程度的简化。

(3) 我们还需要设计合理的树脂扑捉器, 树脂扑捉器的设计目标是能够在树脂破损量少的情况下对破碎的树脂进行收集, 这样做的话破碎的树脂就不会流入热力系统, 所以就可以减少水质污染量, 也可以控制硫酸根的数量, 使其保持在一个合理的范围之内。

6. 结论

案例中的核电厂1号与2号机组的ATE仔细分析了ATE运行过程中的问题, 并根据这些问题设计出了合理的解决措施, 这些解决措施能够有效的改善ATE系统中的树脂搅动破碎、硫酸根超标等等问题。还可以对二回路水质改善的技术进行改进使之能够达到ATE系统的要求, 符合技术标准, 这种改进和创新方式是非常的先进的, 如果这些措施能够得到切实的落实的话, 可能对核电站凝结水经系统问题进行改进, 为ATE的设计提供了一定的参考价值。

摘要：为保证核电机组二回路给水水质, 行业内目前普遍采用凝结水精处理系统对二回路凝结水进行处理, 以期达到水质指标要求。本文通过对参考电站凝结水精处理系统出现的问题进行原因分析, 对某核电厂1、2号机组凝结水精处理系统针对问题进行改进, 从而达到有效解决问题的目的, 为后续项目提供参考。

关键词：核电,凝结水精处理,改进