凝结水精处理系统混床树脂再生除去油污的处理研究

凝结水精处理系统混床树脂再生除去油污的处理研究
摘要：此论文简要介绍了福清核电厂 3#机组凝结水精处理系统（ATE）的失效混床在混床分离塔中用碱洗法去油类污染的研究，描述了目前福清核电机组凝结水精处理系统混床树脂被二回路水质中存在的油类污染以及碱洗法除去油类污染的相关问题。

在结合试验和现场运行实践的基础上，对这个问题产生的原因进行了分析，并有针对性地制定了相应的解决方案，较好地解决了混床树脂因油类污染而引起再生效果不彻底从而造成的蒸汽发生器排污钠离子高的现象，为当前机组和同类型机组的混床树脂除去油类污染提供了参考。

关键词：混床树脂；油类污染；碱液泡洗；蒸汽发生器；钠离子
一、凝结水精处理系统（ATE）简介
凝结水精处理系统为永久性设置的系统，用以除去凝结水中的离子态及悬浮状杂质，确保达到蒸汽发生器规定的给水水质。

1.1 主要功能
1)在机组启动阶段，投入ATE系统可使凝结水较快达到回收指标，从而减少凝结水的排放量，并缩短机组的启动时间；
2)在机组启动或正常运行期间，投入ATE系统可除去热力系统的腐蚀产物，为蒸汽发生器提供悬浮物质含量极低的给水；
3)在机组正常运行期间，投入ATE系统可除去凝汽器水侧或汽侧因微量泄露而进入凝结水的杂质，确保给水水质，满足热力系统的水化学要求；
4)在凝汽器发生微量泄露时，ATE系统作为应急措施，可使给水水质在短时间内免受凝汽器泄露的影响，有利于泄露事故的处理，从而达到蒸汽发生器安全运行。

1.2 系统装置及运行方式
1.2.1 系统主要装置
1、ATE主系统主要由5台阳床、5台混床组成，每台阳床和混床都设有中压树脂捕捉器；
2、设置两套体外再生装置，其中一套用于阳床的阳树脂擦洗和再生，一套用于高速混床阳、阴树脂的擦洗、分层、分离和再生；
3、设置酸、碱储存及计量设施和酸、碱废水中和设施；
4、设置三台净凝结水泵，正常为主用、副用及备用状态。

1.2.2 系统运行方式
全套凝结水精处理系统采用自动程序控制并且采用旁流式精处理凝结水。

在全流量处理情况下，4台阳床及混床运行，1台备用，待处理的凝结水从凝结水泵母管接出，先经过前置阳床处理，除去凝结水中大部分的氨，然后经过高速混床处理，以彻底除去凝结水中大部分的离子及悬浮杂质。

混床出口的凝结水经过净凝结水泵送回主凝结水处理系统。

与此同时，约有5%的净凝结水自动返回到精处理装置的入口母管，确保主凝结水达到全流量处理的目的。

1.3 凝结水精处理装置进、出口的凝结水主要水质指标
1.4 凝结水精处理系统阳床及混床失效标准
1.4.1 前置阳床运行的控制点为出水阴电导、压差值：
1)出水电导率、阴电导率（25℃）＜0.3us/cm
2)前置阳床前后压差＜0.3MPa；
3)树脂捕捉器压差＜0.1MPa
上述任一指标超标时，即表示阳床床失效。

1.4.2 混床的运行控制点为出水氢电导率、钠、二氧化硅、压差值：
1)出水电导率、阴电导率（25℃）＜0.08us/cm；期望值＜0.06us/cm
2)出水钠离子＜0.1ug/L；期望值＜0.06 ug/L
3)出水二氧化硅≤15ug/L；
4)混床压差＜0.3MPa；
5)树脂捕捉器压差＜0.1MPa；
上述任一指标超标时，即表示混床失效。

二、福清核电厂 3#机组 ATE系统树脂再生除去油类污染的方法研究
2.1 研究背景
2.1.1福清核电厂 2#机组 ATE系统混床树脂存在油类污染造成SG排污钠离子
高
福清核电厂 2#机组 ATE系统投运后，出现SG排污钠离子高现象，并且经过
连续正常步序再生混床三次后，2#机组SG排污的钠离子仍然高于控制值。

根据
现场混床再生分离观察，在分离过程中观察到树脂抱团、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,分离结束后的落床树脂层在正洗前后高
度相差30cm左右等典型症状，判断为树脂受到油类污染。

污染后的树脂，阴阳
聚团，难以分离，形成一定程度的交叉污染，是混床出水Na+偏高的主要原因。

（混床的阳、阴树脂油类污染分别见图一、图二）
图一 2# 机组ATE系统再生塔内阳树脂油污染照片
图二 2# 机组ATE系统再生塔内阴树脂油污染照片
2.1.2 针对现场发现的问题、现象以及处理意见
2.1.3 降低油类污染影响的分析及处理方法原理
2.1.
3.1降低油类污染影响分析
对此2#机组ATE系统油类污染问题，需要编制专门的操作票，制定以去除树
脂油污染的操作工艺，并制定专门的再生方案，提出各注意事项，期望阳树脂的
再生度达到99.5%以上。

污染清除到一定程度（不可能达到彻底）时，分离不清、分离度不高的问题将迎刃而解，交叉污染可缓解到可以接受的程度。

运行中前置
阳床树脂上的油类，将随着运行水流，缓慢的向混床迁移，污染问题将在一定时
间内存在。

2.1.
3.2 处理油污染方法原理
对于使用的ROR方式进行的再生工艺调整，已收到一定效果，证明是一种有
效手段。

ROR处理方式原理为：先对阴树脂进行再生，然后在SPT中进行二次分离，
将已经转为钠型的阳树脂利用其密度增加的有利条件，在分离中回归阳树脂集团，部分缓解交叉污染。

此法解决污染问题程度有限，但不失为一种有效方式。

2.2 研究 3#机组 ATE系统除去树脂油类污染方案
2.2.1 二回路中油类杂质的来源
二回路水理论上是不应含油类杂质的，但在实际运行中，二回路内各水泵、
阀门等设备本身制造的缺陷、设备密封不严、管道防腐层析出等原因，都可能导
致其润滑油等油类杂质进入二回路，从而造成二回路水质的油污染。

2.2.2 除去树脂油类污染的实施方案
2.2.2.1 机组间相同系统之间的差异
福清核电厂 3#机组 ATE系统与 1/2#机组的设备厂家不同、调试厂家不同及安装有所差别，但床体内装填树脂类型、工艺流程及主要设备相同，故 2#机组发
生油类污染的问题同样会发生在 3#机组 ATE系统上，但除去树脂油类污染的方案
受机组间设备及安装的不同而不能替用。

2.2.2.2 独特的分离塔树脂碱液侵泡除油法
3#机组ATE树脂除油污需要开辟新途径。

在学习2#机组的除油污基础上，经
过图纸和现场反复研究，最终决定方案：通过碱再生系统把稀释的碱液打进混床
阴树脂再生塔（以下简称阴塔），再通过混床分离塔和阴塔之间的阴树脂传送阀
把阴塔的碱液反打进入分离塔，待分离塔的顶部排气阀有碱液溢出后，关闭树脂
输送阀并停运再生泵，使混床分离塔内的树脂浸泡在稀释的碱液中2个小时，除
去树脂上被沾污的大部分油类，最后通过分离塔的排水、擦洗、充水等重复步骤
排出油污废水，使其达到除去树脂油污的效果。

2.2.2.3 具体操作方案流程图
首先打开分离塔的顶部溢流阀3ATE311VJ,稀释的碱液通过再生泵
3ATE503/504PO经过阴塔再生阀3ATE323VR 进入阴塔3ATE302CW，待阴塔压力表3ATE302LP达到0.1Mpa时（防止分离塔内树脂流出到阴塔），打开阴树脂输送阀3ATE312VR,此时碱液进入分离塔3ATE3021CW,待观察到3ATE311VJ管道有液体流
出时，先关闭3ATE312VR，再停运再生功泵3ATE503/504PO，再关闭3ATE312VR、3ATE311VJ等，碱液在分离塔侵泡树脂除去油污。

图三混床分离塔树脂碱液侵泡除油法
2.2.2.4 碱洗除油擦洗前、后的效果
目前3ATE系统已编写并使用FQ3-ATE-C-082 混床分离塔301CW进碱及擦洗
操作票（手动）进行全部混床碱洗除油操作，其下图是碱洗除油前擦洗排水
（图四）、碱洗除油后擦洗排水（图五）效果。

图四分离塔碱洗除油前擦洗排水
图五分离塔碱洗除油后擦洗排水
由图四可以看出分离塔碱洗除油前的擦洗排水只是浑浊脏污，是由二回路脏
污水质经过ATE系统床体时被净化所致。

而通过图五的排水可以明显看到经过碱
液泡洗后树脂上的油污被除去，随擦洗排放出来，呈现出黑色油污及油泡沫现象。

2.2.2.5 碱洗再生后的混床出口水质效果
经过碱洗后3#机组的3号混床（其余混床出水水质也很好，在此举此一例，）树脂在运行时出口水质得到明显的改善，其中电导0.057 us/cm，远低于控制值
0.1us/cm且低于期望值0.08us/cm；钠离子0.058 ug/l，远低于控制值0.1ug/l且低于期望值0.06ug/l；总硅2.2ug/l,远低于控制值15 ug/l；累计处理流量也达到270
万（正常混床累计处理量极限是250万左右）且出水水质良好，见下图六。

图六 3#机组 3号混床运行的出口水质及累计流量
三、结束语
通过对 3#机组 ATE系统树脂再生除去油类污染的方法研究，编写了适合 3#机
组 ATE系统树脂除油污的操作票，解决了混床树脂被油类污染造成的树脂抱团及交叉污染所带来的再生不彻底的问题，提高了凝结水精处理系统混床处理水的的出水水质，满足蒸汽发生器对二回路水质的要求，同时减少了现场值班再生操作的工作量以及酸、碱再生用量。

目前 3#机组 ATE系统运行良好，减轻了当班值对机组运行控制的负担，此树脂除油污研究方案的成果对提高ATE系统设备的可靠性、经济性起到了积极作用。

参考文献
[1]ATE 凝结水精处理系统手册第2-5章.
ATE Condensate water treatment system manual 2 to 5.
作者简介
高云侦（1987—），男，山东菏泽人，本科，助理工程师，从事核电厂运行技术支持工作。