中国核电工程有限公司华东分公司 浙江嘉兴 314300
摘要：凝结水精处理系统（ATE）是二回路的净化器，该系统出水品质的高低直接决定该电厂WANO（世界核营运者协会）化学指标。笔者针对混床树脂分离过程中的阴、阳树脂掺杂度高的问题进行原因分析，制定解决方案，极大地降低了树脂掺杂度，并提高了混床周期制水量。
关键词：凝结水精处理、树脂分离、调试、优化
1背景介绍
ATE系统水质净化的核心设备为混床，而混床调试的核心在于混床失效树脂的分离。混床体外再生的核心在于失效混床树脂的分离。混床失效后，混床树脂导入树脂分离塔，在分离塔中完成阴离子交换树脂（阴树脂）及阳离子交换树脂（阳树脂）的分层工作，然后将分层后的阴、阳树脂分别倒运至阴树脂再生塔及阳树脂再生塔，在阴、阳树脂再生塔中完成树脂的再生工作，至此整个分离程序完成。如图1所示。
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图1 混床树脂分离系统简图
在调试调试过程中，发现混床树脂周期制水率低，树脂分离效果不好，阴阳树脂分界面不清晰，中间层未起到较好的隔离功能。阳树脂中夹杂阴树脂80L左右，掺杂度最高可达2.5%；阴树脂中夹杂部分阳树脂约40L左右，掺杂度最高可达0.6%。
2 问题分析与措施
2.1 二次分离优化
2.1.1树脂分离效果
二次分离的目的是消除阴树脂传输过程中的扰动给一次分离效果带来的负面影响，进一步降低阴阳树脂交叉污染的可能性。调试过程中二次分离程序结束后透过树脂分离塔的窥视镜观察发现，阴、阳树脂的交界面不清晰，阳树脂（棕褐色）层中夹杂有较多的阴树脂（白色）颗粒，二次分离后的阴、阳树脂存在交叉污染的现象。
2.1.2二次分离工艺的分析与改进
按照原来的分离步序，树脂的二次分离与一次分离的原理相同，都是通过以下三步实现阴阳树脂的分离：分离前期通过大流量的反洗进水，使阴阳树脂在分离塔的高位聚集；分离中期，利用阳树脂的密度大于阴树脂的特性，使用适中流量的反洗进水使阳树脂优先沉降；分离后期，利用小流量反洗进水使阴树脂沉降。但是在实际调试过程中发现按照原工艺步序执行二次分离后并没有达到预期效果，阳树脂层内混杂有较多的阴树脂颗粒，其实际分离效果反而不如一次分离。经分析二次分离效果不佳由以下两方面原因导致：
1）原来的分离步序机械的沿用一次分离工艺，在二次分离的第一步仍使用大流量的反洗进水，导致本已经实现了较好分层的阴阳树脂再次被搅混；
2）大流量反洗后，后面的步序中的反洗流量设置不合理，阳树脂沉降时伴随有阴树脂沉降，导致二次分离后阳树脂层内夹杂有较多阴树脂。
根据以上分析，现场调试人员立即制定新的二次分离方案，经过反复的实践、改进并取得良好的分离效果后最终提出了在维持一次分离成果基础上的新的二次分离步序。新步序通过二次分离初期的小流量反洗进水保证一次分离后的阴阳树脂层的稳定，中期适当增大反洗水流量，使得阳树脂中夹杂的部分阴树脂能够被反洗出来，后期再降低流量使得被反洗出的阴树脂重新沉降到过渡区的阴树脂层中。后经过多次树脂分离验证，改进后的二次分离效果比改进前的二次分离效果有了明显改善，并且相对于原来的工艺步序还节约了大量除盐水的用量（详见表1），提高了系统运行的效果。
表1 改进前后二次分离步序对比
2.2 阳树脂导出过程中存在“漏斗效应”
2.2.1 “漏斗效应”的现象
“漏斗效应”发生在树脂分离结束后分离塔底部的阳树脂向阳再生塔传输的过程中，在此期间，靠近出脂口的树脂的传输速度过快，在树脂输送过程中分离塔内部原本平整的树脂层向下凹陷成漏斗状。严重时“漏斗”甚至会击穿过渡区导致过渡区的阴树脂被传入阳再生塔，破坏了阴、阳树脂的良好的分离效果，导致传入阳再生塔的阳树脂中混杂有较多的阴树脂。
此外，由于一部分阴树脂被“裹挟”进阳树脂再生塔，导致过渡区阴树脂量减少，使得过渡区树脂层变薄，在后续的分离过程中将增大阴阳树脂交叉污染的可能性。
2.2.2 漏斗效应的分析与解决
通过对树脂分离塔阳树脂的传输机理进行分析，可以确定阳树脂导出过程中树脂分离塔内水位过高，对底部树脂的压力过大是形成“漏斗效应”的最主要原因。综合考虑树脂再生系统的工艺流程和设备布置情况，现场对树脂分离塔内阳树脂的导出步序进行如下改进：
1）确定分离塔内中间层高度。当一次分离结束，阴树脂全部导入阴树脂再生塔之后，确保树脂分离塔内阴树脂与水的界面与阴树脂出脂口之间有足够的高度差。
2）利用“虹吸”效应。一次（二次）分离结束后，阳树脂导入阳树脂再生塔之前，先将分离塔的液位降至树脂层以上300mm，再将阴树脂再生罐、阳树脂再生罐满水，利用阳树脂再生罐自身的“虹吸”效应，导出阴、阳树脂。
3）阳树脂导出时，保持分离塔小流量反洗。调整反洗阀流量，确保该阀门在稳定压力小可稳定承托中间层树脂，使树脂均匀缓慢沉降，最大程度消除“漏斗效应”。
3 结论
针对某核电厂凝结水精处理系统树脂再生工艺调试过程中遇到的问题，通过对混床树脂分离工艺的深入分析和现场的实践验证，优化了阴阳树脂分离工艺步序，有效地解决了问题，实施改进措施后，ATE系统树脂掺杂度从原最高2.5%降低0.01%左右，混床周期制水量大幅提高。此改进优化可靠、稳定，能满足系统运行需求，并为后续机组凝结水精处理系统的调试提供了借鉴和参考。
参考文献：
[1]杨秀然，福建福清核电厂3，4号机组凝结水精处理系统再生容器竣工文件安装调试分卷，中国华电工程（集团）有限公司，2014.
[2]张建鹏，滦河电厂凝结水精处理系统树脂分离塔阳树脂传脂问题探讨，热力发电，1002-3364.2011.02.079