周广吉;徐岩;张兰河
液压缸位移传感器【摘 要】The condensate polishing treatment system (ATE) and its good operating condition are vital to the operation security of nuclear power plants.Take the ATE system of the Unit 3 and 4 of Hongyanhe Nuclear Power Plant as the study case,the authors compare the ATE effluent concentration and water production under the scenario of the first-time start-up versus the normal start-up,then present the complete separation method using mixed bed resin,and put forward the major control processes of resin regeneration.Problems which occurred during commissioning are also analyzed and corresponding preventative measures are provided.After commissioning,the ATE systems of Hongyanhe Nuclear Power Plant Units 3 and 4 have been maintained in good operating condition.The ATE effluent hydrogen conductivity,Na+ mass concentration and SiO2 mass concentration are respectively 0.08 μs/cm,0.10 μg/L and 1.91 μg/L.And the water volume of cation bed and mixed bed are 1.2×1O5 tons and 4.4×105 tons respectively.The resin separ
ation and regeneration performance is satisfactory with the volume fraction of the anion resin in the cation resin layer less than 0.08％ and the volume fraction of the cationic resin in the anion resin layer less than 0.07％.During the operation process of ATE system,the concentrations of Na+,Cl-and SO42-in the steam generator sewage water have all met the requirements in the water chemistry specifications.%凝结水精处理系统(ATE)及其良好运行状态对核电站安全运行至关重要.以红沿河核电站3、4号机组ATE系统为例,对比机组首次启动和正常启动2种工况下ATE出水水质和制水量;介绍混床树脂完全分离的方法,给出树脂再生的重要控制点;对调试期间所遇问题进行分析,给出防范措施.经调试,红沿河核电站3、4号机组ATE运行良好,出水氢电导率、Na+质量浓度和SiO2质量浓度分别为0.08μS/cm、0.10μg/L和1.91μg/L,阳床和混床制水量分别为1.2×105 t和4.4×105 t;树脂分离和再生的效果良好,阴树脂在阳树脂层内的体积分数小于0.08％,阳树脂在阴树脂层内的体积分数小于0.07％;ATE运行期间,蒸汽发生器排污水中Na+、Cl-和SO2-的浓度符合水化学规范. 【期刊名称】四季汤《中国电力》
【年(卷),期】2017(050)004
【总页数】7页(P123-129)
【关键词】核电站;凝结水;精处理系统;树脂分离;树脂再生;调试
【作 者】周广吉;徐岩;张兰河
【作者单位】辽宁东科电力有限公司,辽宁沈阳 110006;辽宁东科电力有限公司,辽宁沈阳 110006;辽宁电力科学研究院,辽宁沈阳 110006;东北电力大学化学工程学院,吉林吉林 132012
【正文语种】中 文
【中图分类】TM623.7
红沿河核电站为东北首座核电站，采用中国改进型压水堆CPR1000技术，一期为4台机组，装机容量4×1 180 MW，其中3、4号机组分别于2015年3月和2016年4月并网发电。
蒸汽发生器(SG）作为核电站的重要热力设备，起到连接一回路和二回路的作用。SG若被腐蚀，会使反应堆内的冷却剂泄露流进二回路，造成放射性污染。因此，核电机组相比于 常规火电机组对汽水品质具有更高的要求[1-4]，保证二回路的汽水品质达标是核电机组长期稳定运行的重要环节。大亚湾核电站前期因未设置凝结水精处理系统(ATE），导致首次启动的冲洗时间过长，在凝汽器泄漏时，无法阻止杂质进入常规岛系统，甚至被迫停机[5-6]。美国核电站在发生大量蒸汽发生器传热管腐蚀事件后，要求设置凝结水精处理系统[7]。可见，设置凝结水精处理系统，对于提高核电站二回路汽水品质、防止热力设备腐蚀以及延长机组运行寿命很有必要[8-9]。鉴于此，红沿河核电站设计安装了凝结水精处理系统。本文以红沿河核电站3、4号机组为例，对该系统启动、调试、运行等情况进介绍，对所遇问题进行分析。
红沿河核电站3、4号机组ATE由中压阳床、混床和升压泵等组成，通过可编程逻辑控制器(PLC）实现自动控制。单台机组设置5台阳床(4 用1备）、5台混床(4用1备）、3台升压泵(2用1备）和再生单元。阳床、混床出口设置树脂捕捉器，以防止细碎树脂进入二回路。床体底部出水装置采用带集水盘的蝶形多孔板和双速水帽。阳床、混床的排脂率分别可达到99.99%和99.9%。排空装置采用 “T”形绕丝，防止树脂在反洗时逃逸。阳床进水母管设置了0～100%的电动调节旁路。ATE进水额定压力2.5 MPa，最大压力3.5 MPa；单套床体处理水量设计值898 t/h，最大值940 t/h；凝结水额定流量3 419 t/h，阀门全开流量3 509 t/h；4g手机电子围栏
ATE入口进水温度小于55℃。
红沿河核电站二回路水采用全挥发处理，即向水-汽回路加入挥发性碱性物质氨水和联氨。凝汽器冷却管采用钛管(无铜合金），加入氨水调节pH值为9.6～9.8，控制氨水质量分数为 (2～5）×10-6。加入联氨调节氧浓度，使氧质量分数小于5×10-9；控制联氨质量分数为(30～200）×10-9。视频硬件>智能装备与系统
ATE的作用：(1）去除凝结水中的悬浮性和离子性杂质，确保二回路汽水品质满足各种工况的需求，以及使凝结水水质达到世界核营运者协会(WANO）化学指标的要求，减少热力系统设备腐蚀和结垢，延长设备使用寿命；(2）在机组启动时，能在缩短冲洗时间的同时节约除盐水用量[5]；(3）海水作为冷却水时，能阻止海水中的杂质因凝汽器泄露而进入常规岛热力系统[6]。为了确保ATE出水水质合格，对其进水水质也有一定的要求，具体的进水和出水水质标准如表1、2所示。
2.1 不同行动级别ATE出水水质控制标准
SG作为热力交换设备，将一回路冷却剂中的热量传给二回路给水，使其产生饱和蒸汽供给
二回路动力装置。同时，SG作为连接一回路和二回路的重要设备，它在有放射性的一回路和无放射性的二回路系统之间构成防止放射性物质外泄的第二道防护屏障。
在压水堆核电站中，与SG相关的故障是导致非计划停堆以及造成电厂容量因子损失的主要原因之一。SG传热管面积占一回路承压边界总面积的近80%，为提高传热效率，其管壁很薄，容易造成机械损伤和腐蚀。而由于其功率密度和金属温度非常高，问题就变得更加严重。因此，在核电站第二道放射性防护屏障中，SG是薄弱环节。
SG的事故主要是二次侧发生腐蚀引起的传热管破裂，而传热管破损主要有3方面因素：(1）传热管材料；(2）制造和运行过程中产生的应力；(3）运行环境(特别是温度和水化学）。对于前2个因素，应在设计、选材和制造时选择合适的材料和制造工艺。对于已建成的核电站，水化学指标是影响SG长期稳定运行的重要因素之一。ATE作为净化二回路水质的唯一系统，其合格的出水能够提高二回路给水的纯度，确保二回路汽水品质满足各种工况的需求。
ATE出口水质指标是以SG排污水化学规范为准则制定的，能够通过SG盐类平衡公式计算得出，红沿河核电站SG盐类平衡式为
Qv·cv=Qc·cc+(Qv-Qc）·cv-Qp·cp(1）式中：Qv为SG蒸发量，t/h；Qc为凝结水流量，t/ h；Qp为SG排污量，t/h；cv为蒸汽中离子质量浓度，μg/L；cc为ATE出口水离子质量浓度，μg/L；cp为SG排污水离子质量浓度，μg/L；其中，Qv为5 814 t/h；Qc为3 419 t/h；Qp为70 t/h；蒸汽最大湿度为0.25%，即cv=0.25%×cp。将不同行动级别对应的SG排污水中的Na+、Cl-和SO42-浓度限值分别代入式(1）计算，结果如表3所示。
当SG排污水各物质浓度超过行动级别1标准时，机组进入行动级别1，查原因，消除污染源，维持最大排污量，尽快恢复到正常功率运行；当SG排污水各物质浓度超过行动级别2标准时，机组进入行动级别2，维持最大排污量，限运行7天，然后1 h内向蒸发器冷却正常停堆(NS/SG）模式后撤；当SG排污水各物质浓度超过行动级别3标准时，维持最大排污量，限运行24 h，然后1 h内向NS/SG模式后撤。
2.2 机组启动对ATE出水指标和制水量的影响2.2.1 机组启动对ATE出水水质的影响
采用单台阳床、单台混床作为试验对象，对2种启动方式投运24 h内各项出水指标变化情况进行考察，对比2种启动方式对ATE阳床、混床各项指标的影响，结果如图1～3所示。首次启动和正常启动的进水标准如表1所示。
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由图1可知，首次启动时，阳床出水电导率逐渐下降，在运行 11 h后稳定在 0.194 μS/cm；正常启动时，阳床出水电导率降幅很快，在运行8 h后平稳在0.197 μS/cm。从图2和图3得出：首次启动时，ATE出水的氢电导率、Na+、SiO2达标(0.08 μS/cm、0.10 μg/L和1.98 μg/L）所对应的运行时间分别为7、12、15 h；正常启动时，ATE出水的氢电导率、Na+、SiO2达标(0.08 μS/cm、0.10 μg/L、1.91 μg/L）所对应的运行时间分别为5、6、8 h；2种工况下的ATE出水pH值均在7.0±0.2。
试验结果表明，2种启动方式下ATE出水指标逐渐达到合格标准，体现了凝结水精处理系统对二回路水质净化的重要作用。相比于正常启动，首次启动时ATE获得合格的出水氢电导率、Na+质量浓度、SiO2质量浓度的时间分别延迟了 2、6、7 h。这是因为，首次启动时凝结水中的杂质离子浓度较高，ATE的处理难度增大，经过多次循环，才能实现对二回路水质的净化。
首次启动时，ATE以全流量方式投运24 h后，SG排污水中Na+、Cl-、SO42-的质量浓度分别小于5、4、8 μg/L，符合SG排污水化学规范的标准；凝结水中的铁质量浓度小于100 μg/L，氢电导率小于7 μS/cm，Na+质量浓度小于3 μg/L。就地通过窥视镜能够观察到前置
阳床树脂上层积聚了一层铁屑、焊渣等固体杂质。说明机组首次启动时，ATE系统对固体悬浮物具备一定的截留作用，对离子性杂质有良好的交换去除能力，使机组能更早进入运行阶段，在缩短二回路冲洗时间的同时节约了除盐用水，可见核电机组调试期间投运凝结水精处理系统的重要性和经济性[5]。
2.2.2 机组启动对ATE制水量的影响
采用单台阳床、单台混床作为试验对象，对2种启动方式系统运行期间各项出水指标变化情况进行考察，对比2种启动方式对ATE阳床、混床制水量的影响，结果如图4～6所示。
由图4～6可知，首次启动时，阳床出水电导率随制水量的增加逐渐升高，当阳床制水量达到8×104t时，出水电导率超标，达到了0.637 μS/cm；正常启动时，阳床出水电导率在前期保持平稳，直至制水量达到1.2×105t时，电导率突然升高到0.656 μS/cm，阳床树脂失效。分析认为，随着床体运行时间的增加，树脂失效层的厚度逐渐变厚，而工作层的厚度基本不变，工作层沿着水流方向不断迁移，当工作层移动到床体的出水端，即本套系统的底端时，离子性杂质因无法被完全置换而开始漏出，出水水质逐渐变差。此时，床体内存在一层未进行离子交换的树脂层，其厚度与工作层相当，称之为未工作层[10]。首次启动
时，ATE系统的进水离子性杂质浓度较高，交换反应所需的时间较长，树脂的工作层相对更厚些，树脂被穿透的时间更早一些；加之未工作层更厚，导致了树脂的交换容量降低，最终结果即为首次启动时，阳床的制水量只有8×104t。
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