1000 MW机组凝结水精处理混床投停时跑树脂分析

黄校春

（1.中国科学技术大学核科学技术学院，安徽 合肥 230026；2.国电泰州发电有限公司，江苏 泰州 225327）

随着大容量高参数直流炉火电厂、大容量先进压水堆核电站的普遍应用，锅炉、蒸汽发生器对给水品质的要求越来越高，而给水水质的好坏则在很大程度上决定了凝结水的水质，为提高汽水品质、提高机组的安全性、缩短机组的启动时间，凝结水的处理已经成为电厂热力系统水处理中极为重要的一环［1］。凝结水精处理装置的安全、稳定运行对于锅炉、蒸汽发生器的给水质量起着关键作用［2］，其运行状态的好坏程度及出水品质直接影响着锅炉、蒸汽发生器给水的品质，影响着机组的安全、经济、稳定运行［1］。

在实际运行中，混床存在着投停跑树脂的问题，对此需要分析研究解决。压水堆核电站常规岛部分的二回路系统由一系列设备及系统组成。它与常规火力发电厂的相应部分相似［3-5］。本文以某1000 MW超超临界机组凝结水精处理混床发生的两个该类问题为例，探讨此问题。

1 1000 MW超超临界机组凝结水精处理混床系统情况

某1000 MW超超临界机组凝结水精处理系统配置4×33.3%高速混床，如图1所示。每台机组设置一套精处理单元、一套再生单元、一套辅助单元和一套用于凝结水处理的自动控制系统。每套精处理混床单元由4台精处理高速混床、4台树脂捕捉器、1台再循环泵和2套旁路系统组成；精处理的体外再生单元由分离塔、阴再生塔、阳再生塔和废水树脂捕捉器组成；辅助单元由罗茨风机、热水箱、压缩空气储罐、酸碱计量箱、酸碱计量泵等组成。

再生系统采用体外再生三塔（高塔法）系统。树脂输送、再生步骤为：将混床失效树脂送到树脂分离塔；树脂分离塔内反洗分层；树脂分离塔内上部阴树脂输送到阴再生塔内；树脂分离塔内下部阳树脂输送到阳再生塔内；树脂分离塔内中间层混杂树脂留待参与下一套树脂平衡、分离；分别对阴阳树脂进行再生；将再生好的阴树脂送到阳再生塔内贮存、混合、备用。再生好的备用树脂再输送至混床备用。

2 混床投运过程中跑树脂（#1B精处理混床投运跑阴树脂）

2.1 事情经过与现象

2008年12月20日夜班，1号机组大修后启动。3：40程序投运凝水#1A、#1B、#1C精处理混床，4：20结束。现场检查，发现#1B混床附近地面上有大量的阴树脂，如图2所示。

2.2 跑树脂原因分析

分析混床投运程序（注：DCS画面中细分为“充水”→“充水结束”→“升压”→“再循环”→“开进出水阀”→“投运”），如表1所示。

图1 高速混床处理系统Fig.1 High-speed mixed-bed treatment systems

图2 #1B混床附近地面上跑出的大量阴树脂Fig.2 A large number of anion resin run from mixed-bed to the ground near mixed-bed #1B

从以上步骤来看，投运程序没有问题。然而，仔细分析此次投运过程，则发现#1A混床投运到再循环步骤时，#1B混床也开始投运到充水步骤，结果使得压力经“#1A混床—#1A混床再循环阀—再循环母管—#1B混床再循环阀—#1B混床—#1B混床排气阀”传递，导致#1B混床树脂出现反洗分层，而混床顶部多孔板与混床本体有间隙，树脂则是从这里通过顶部排气阀进入混床排水池内部，使得阴树脂跑出混床。

#1A混床投运到再循环步骤时，#1B混床也开始投运到升压步骤，在压力的作用下，导致#1B混床树脂出现反洗分层，阴树脂被水通过排气阀从排气管带出，使得阴树脂跑出混床，是造成跑阴树脂的主要原因。

表1 混床投运程序Table1 Mixed-bed operation program

2.3 防范措施

1）高速混床投运时，只能单个投运，不能两个或多个混床同时投运；要在一个混床完全投好并且就地检查正常的情况下，方可投运下一个混床。

2）投运混床时，最好安排人员在现场检查，发现问题及时处理。

3 混床停运过程中跑树脂（2号机精处理混床阴树脂缺失）

3.1 事情经过

2010年12月26日中班，#2A混床到达周期制水量退出运行后，#2A混床内树脂（编号为#3树脂）输送至分离塔，阳塔内备用树脂（#2树脂）输送至#2A混床。#3树脂分离时发现阴树脂位于阴塔中间窥视孔以下看不见，阳树脂量正常。后安排将#2B混床内树脂（#1树脂）也输送至分离塔参与平衡。#1树脂分离后也将阴树脂送至阴塔，阴塔内树脂高度位于阴塔中间窥视孔下边缘（#1、#3两套树脂的阴树脂合在一起仍不够一套的量），初步判断缺失阴树脂达4.9 m3，包括混脂层0.9 m3。将塔内树脂再生完毕后于阳塔备用。

12月28日下午，打开#2B混床人孔门、树脂捕捉器检查，确认#2B混床内树脂输送干净，但发现#2B混床进水装置与床体结合面有10×0.5 mm宽的缝隙，树脂输送管与多孔板接缝处约有3×8 mm局部缝隙，进水装置的水帽上有树脂，而树脂捕捉器出水侧干净没有树脂。

12月29日早班，打开树脂捕捉器，检查树脂捕捉器进水侧也干净没有树脂，用潜水泵将2号机混床排水池内水排尽后，检查发现混床排水池池底内约3.5 m3的树脂。

3.2 跑树脂原因分析

进一步检查DCS数据，12月18日5：55：46#2C混床在停运卸压的过程中，床内有0.75 MPa的压力（#2C混床出口气动阀内漏所致），而卸压阀直至6：01：44才关闭，前后持续6 min。正常卸压时间一般10～15 s。

#2B混床顶部多孔板与混床本体的间隙偏大，混床的内部水帽及螺丝也有少许松动，从此现象分析，树脂是从这里通过顶部排气阀进入混床排水池内部。结合运行操作过程进行分析，2号机精处理阴树脂缺失的原因是：混床在卸压时，卸压阀长时间打开，而床内压力没有短时间卸掉（出水气动阀异常），是造成跑树脂的主要原因，在压力的作用下，树脂被水通过卸压阀从排气管带出。“卸压”步序设计为床内压力≤0.10 MPa才关卸压阀是造成跑树脂的次要原因。

3.3 防范措施

1）“卸压”步序原设计为床内压力≤0.10 MPa，关卸压阀。增加一个保护，如果15 s内床内压力卸不掉（说明进、出水气动阀有内漏，检修处理），卸压阀就关闭，无须压力≤0.10 MPa才关闭卸压阀。

2）对#2C混床出水气动阀解体检查。对进、出水气动阀检修，消除内漏；对出口蝶阀进行重新校订。

3）将出口蝶阀关指令延迟10 s后进行泄压操作。

4）复紧混床进水装置多孔板螺丝。

5）对各混床进水装置的缝隙用环氧树脂堵塞（该问题也能导致跑一点树脂，但不是主要问题。现场检查发现混床投运第一步混床“充水”时，开启混床排气阀、进脂冲洗总阀、进脂阀后，堆积于进水装置以上的树脂、甚至床体内的树脂能从混床排气管排至混床排水池内，但数量较少。经潜水泵排水检查，1号机组运行3年，其混床排水池内累计积存不到0.5 m3树脂）。

4 结束语

对混床投停过程中跑树脂的问题要高度重视。在投停过程中要多加留心，发现问题及时分析、处理。加强巡检，做好事故预想、事故分析和反事故技术措施，不断总结积累经验，以提高凝结水精处理混床的运行水平。

[1]孙滨生.凝结水精处理专家诊断系统[J].黑龙江科技信息，2007，(20)：72.（SUN Bin-sheng.Expert Diagnostic System for Condensate Water Polishing [J].Heilongjiang Science and Technology Information, 2007, (20):72.）

[2]李锐，何世德，张占梅，等.凝结水精处理现状及新技术应用研究[J].水处理技术，2009,（2）: 25-28.（LI Rui, HE Shi-de, ZHANG Zhan-mei, et al.Study on the Status and Application of New Techniques in Condensate Water Polishing [J].Water Treatment Technology, 2009.(2): 25-28.）

[3]臧希年，申世飞.核电厂系统与设备[M].北京：清华大学出版社，2003.（ZANG Xi-nian, SHEN Shifei.Systems and Equipment in Nuclear Power Plant [M].Beijing: Tsinghua University Press,2003.）

[4]朱志平.压水堆核电厂水化学工况及优化[M].北京：原子能出版社，2010.（ZHU Zhi-ping.Water Chemistry Conditions and Optimization for PWR Nuclear Power Plant [M].Beijing: Atomic Energy Press, 2010.）

[5]广东核电培训中心.900 MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2005.（Guangdong Nuclear Power Training Center.Systems and Equipment in 900MW PWR NPPs [M].Beijing:Atomic Energy Press, 2005.）