韓彥寧,馮 巍,胡素靜(中廣核工程公司調(diào)試中心,廣東 深圳 518124)
寧德核電除鹽水系統(tǒng)強(qiáng)堿性陰樹脂早期失效原因分析及防范措施
韓彥寧,馮巍,胡素靜
(中廣核工程公司調(diào)試中心,廣東深圳518124)
離子交換樹脂是化學(xué)除鹽用的主要介質(zhì),樹脂的質(zhì)量直接決定除鹽水的品質(zhì),防止樹脂的變質(zhì)和污染,延長(zhǎng)使用壽命,提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。寧德核電除鹽水系統(tǒng)在運(yùn)行不足一年便出現(xiàn)強(qiáng)堿性陰樹脂早期失效報(bào)廢,給安全生產(chǎn)帶來巨大損失,因此分析強(qiáng)堿性陰樹脂早期失效原因及防范措施,具有重大的理論意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng);強(qiáng)堿性陰樹脂;污染;失效;原因分析;防治;措施
在核電廠水處理中廣泛使用化學(xué)除鹽介質(zhì)為離子交換樹脂。離子交換樹脂的優(yōu)劣將直接影響除鹽水的品質(zhì)及除鹽設(shè)備的運(yùn)行周期,影響核電站一回路,二回路設(shè)備的腐蝕結(jié)垢,安全運(yùn)行。一般來說,裝填的新樹脂,剛投入使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)水質(zhì)問題,但隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)和其它因素的影響,就會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行壓差增大,出水質(zhì)量差,工作交換容量降低,再生酸堿消耗增大。因此解決離子交換樹脂污染失效問題,對(duì)核電站生產(chǎn)運(yùn)行有著重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
除鹽水系統(tǒng)中陽離子交換樹脂相對(duì)比較穩(wěn)定,不像強(qiáng)堿陰離子交換樹脂那樣易被污染,以下本文就對(duì)堿性陰離子交換樹脂的污染與防治進(jìn)行論述。
寧德核電站除鹽水原水分兩路進(jìn)水,一路進(jìn)水來自寧德核電站十公里外密云水庫,水庫水經(jīng)管道輸送至核電站自來水廠,在自來水廠經(jīng)過過濾加氯后送往廠區(qū)二級(jí)淡水箱,另一路進(jìn)水取自海淡系統(tǒng),經(jīng)過一二級(jí)反滲透后送往二級(jí)淡水箱,除鹽水系統(tǒng)(SDA)生產(chǎn)所需水源均取自二級(jí)淡水箱。但是在SDA制水初期階段,由于海淡系統(tǒng)仍處于建設(shè)安裝階段一直不可用,所以SDA所需水源均來自自來水廠。圖1除鹽水裝置工藝流程圖。
在2011年11月份,在寧德除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)SDA運(yùn)行6個(gè)月后,發(fā)現(xiàn)淺黃色的陰樹脂變?yōu)榘岛稚糠殖屎谏?,陰床出水水質(zhì)惡化,經(jīng)檢測(cè)電導(dǎo)率升高,漏硅量增大,pH值降低,周期制水批量明顯減小,再生正洗量增大,正洗時(shí)間明顯延長(zhǎng)。雖反復(fù)再生也無明顯改善陰床出水水質(zhì)。正常水質(zhì)與惡化時(shí)的水質(zhì)比較見表1。
污染樹脂送至蘇州熱工院化學(xué)檢驗(yàn),經(jīng)各參數(shù)分析比對(duì),發(fā)現(xiàn)陰樹脂有機(jī)物污染嚴(yán)重,陽樹脂未發(fā)生明顯污染。陰陽樹脂化學(xué)分析見表2。
表1 正常水質(zhì)與惡化時(shí)的水質(zhì)比較
經(jīng)化學(xué)取樣分析,陰樹脂發(fā)生明顯有機(jī)物污染造成產(chǎn)水水質(zhì)下降。究其原因是陰樹脂污染后,極性基團(tuán)減少,樹脂含水量下降,污染物的羥基在堿再生后成為鈉鹽,淋洗中不斷釋放鈉離子,使水耗不斷增加,延長(zhǎng)了清洗時(shí)間,正洗時(shí)水中的陰離子還會(huì)與陰樹脂發(fā)生交換,從而又增加了交換容量;污染物占據(jù)強(qiáng)堿基團(tuán)使硅漏提早;積聚的有機(jī)物和鈉在運(yùn)行過程中不斷釋放,使產(chǎn)水電導(dǎo)增加。由于陰樹脂再生復(fù)蘇所需要的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、條件不具備,故寧德核電除鹽水系統(tǒng)陰樹脂做報(bào)廢處理,給公司造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。介于更換新陰樹脂后,為確保除鹽水系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行,故需拿出切實(shí)可行方案及防范措施避免污染事件的再次發(fā)生。
陰樹脂被有機(jī)物污染后將嚴(yán)重惡化樹脂的離子交換性能,如何防止陰樹脂的有機(jī)物污染,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)率,歸納起來主要有以下幾種方法:
3.1混凝沉淀過濾法
水中的有機(jī)物大部分都以膠體的形態(tài)存在于水中,因此可以通過混凝沉淀池過濾方法除去。據(jù)報(bào)道,如果混凝沉淀過濾處理效果好,可以除去50%-80%原水中的有機(jī)物,除去效果主要取決于混凝時(shí)pH值,一般最佳混凝時(shí)的pH值在5-6之間。所以根據(jù)水質(zhì)情況不定期的對(duì)混凝沉淀池反洗清理將有效避免有機(jī)物對(duì)下游系統(tǒng)污染。
3.2加氯氧化處理法
原水經(jīng)過混凝沉淀池和過濾處理后進(jìn)行加氯氧化處理,可以有效的去除水中的有機(jī)物。因?yàn)槁葰馐且环N強(qiáng)氧化劑,它們可以將水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳,反應(yīng)式如下:
在加氯過程中,一般需保持水中余氯濃度為0.1mg/L,但要注意的,經(jīng)過加氯處理的出水在進(jìn)入陽離子交換器前,必須除去水中殘存的余氯。
3.3活性炭吸附法
活性炭和水中的有機(jī)物都是疏水性物質(zhì),其都具有較強(qiáng)的吸附力,加上活性炭表面積大,可以強(qiáng)烈地吸附水中的有機(jī)物。因此,在自來水廠安裝活性炭過濾器,可以有效去除水中的有機(jī)物,可以防止陰樹脂被有機(jī)物污染,但是活性炭去除水中的有機(jī)物往往是一種不可逆的吸附過程,化學(xué)再生效果差。只有根據(jù)運(yùn)行周期進(jìn)行定期更換處理,才有效提高進(jìn)入陰樹脂水質(zhì)。
表2 陰陽樹脂化學(xué)分析
在自來水廠安裝活性炭過濾器,可以有效去除水中的有機(jī)物,可以防止陰樹脂被有機(jī)物污染,但是活性炭去除水中的有機(jī)物往往是一種不可逆的吸附過程,化學(xué)再生效果差。只有根據(jù)運(yùn)行周期進(jìn)行定期更換處理,才有效提高進(jìn)入陰樹脂水質(zhì)。
3.4反滲透法
原水經(jīng)過反滲透后可以去除98%左右的離子和有機(jī)物。經(jīng)過實(shí)踐證明在寧德除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)中采用海淡來水,除鹽水的品質(zhì)有了極大地提高,并且陰樹脂的再生周期也從之前2周延長(zhǎng)至4周,再生堿消耗量也發(fā)生明顯減少。
針對(duì)陰樹脂污染原因應(yīng)加強(qiáng)防范措施,嚴(yán)格控制工藝指標(biāo),發(fā)現(xiàn)有機(jī)物含量高于4mg/L時(shí),及時(shí)調(diào)節(jié)水質(zhì)。對(duì)陰樹脂被有機(jī)物污染情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)陰床周期制水量下降,出水硅含量增大,及時(shí)進(jìn)行體外擦洗復(fù)蘇。在配合除鹽水生產(chǎn)過程中積極使用海淡反滲透水,極大地提高除鹽水出水質(zhì)量,降低樹脂失效。
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