DOWEX? MONOSPHERE? 離子交換樹脂 DOWEX 樹脂提高了核電站效率和出水水質(zhì)
來源：陶氏化學(xué)（中國）投資有限公司 閱讀：5513 更新時間：2007-12-31 22:52| 詳細信息 | |||||
| 項目名稱 | DOWEX? MONOSPHERE? 離子交換樹脂 DOWEX 樹脂提高了核電站效率和出水水質(zhì) | ||||
| 建設(shè)地點 | 建設(shè)起始時間 | 建設(shè)結(jié)束時間 | |||
| 建設(shè)性質(zhì) | 新建 | 工程投資 | 廢水性質(zhì) | ||
| 處理規(guī)模 | 進水水質(zhì) | 出水水質(zhì) | |||
| 處理工藝 | 運行費用 | 承包范圍 | |||
工程說明
現(xiàn)場信息
位置
美國Connecticut
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Dominion Engineering Millstone核電站坐落在長島海峽東端的一個半島上 |
目的:
• 可靠地控制蒸汽發(fā)生器的水化學(xué)
• 降低運行費用
對比性能指標(biāo)：
混床出水水質(zhì)≤1ppt
• CPI 值維持在1.00，排污率從100gpm(22.7m3/h)降至25gpm(5.7m3/h)
• 降低了的排污增加了1MW 的電力產(chǎn)出
簡 介
Dominion Engineering Millstone核電站二號機凝結(jié)水精處理混床的出水水質(zhì)和運行效率的得到了顯著提高。DOWEX™ MONOSPHERE™ 650C和550A凝膠型樹脂的使用（現(xiàn)在運行已超過了6年）加上調(diào)整了再生和混脂的步驟使得其二回路的水化學(xué)指數(shù)（CPI）得以維持在1.00，排污率下降了75%。
Dominion Engineering Millstone 電站是位于Connecticut 的一座壓水堆核電站。電站2、3 號機采用凝結(jié)水精處理混床控制二回路蒸汽發(fā)生器水化學(xué)。凝結(jié)水精處理混床主要用于：
• 在凝汽器管道發(fā)生破裂時保護蒸汽發(fā)生器
• 凝汽器發(fā)生少量海水泄漏時維持機組100%地運行
• 過濾主凝結(jié)水?dāng)y帶的腐蝕產(chǎn)物
Millstone 電站決定在他們的全流量凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中采用DOWEX MONOSPHERE 樹脂以優(yōu)化出水水質(zhì)和運行效率。
背景介紹
1990 年之前，2 號蒸汽發(fā)生器渦輪由于一系列腐蝕機理的共同作用產(chǎn)生了嚴(yán)重的退化。這些機理導(dǎo)致了凹陷、麻點、晶間腐蝕（IGA）以及晶間應(yīng)力腐蝕（IGSCC）。使得電站業(yè)主在1992 年耗費巨資更換蒸汽發(fā)生器。
為了維持新蒸汽發(fā)生器以及電廠部件材料的完整性，Millstone 2 號機對二回路水化學(xué)采取了以下修正措施：
• 1993 年4 月12 日起將二回路pH 控制藥劑由氨改成己醇胺
• 增加聯(lián)氨加藥量使得最終給水聯(lián)氨量和凝結(jié)水溶氧量保持8:1 的水平
• 進行全流量凝結(jié)水精處理以及保持凝結(jié)水精處理混床氫型運行（胺穿透時終止運行）。
乙醇胺的應(yīng)用減少了聯(lián)箱排污及其它濕蒸汽區(qū)域的兩相腐蝕風(fēng)險。因而希望通過新的水化學(xué)顯著地減少給水中不溶性雜質(zhì)的數(shù)量。一旦水化學(xué)系統(tǒng)切換至乙醇胺，Millstone 二號機給水的含鐵量立即從8 至10ppb 的水平降至2 至3ppb 的水平。
凝結(jié)水精處理全流量運行以及控制凝結(jié)水精處理混床氫型運行將拋光混床出水中的雜質(zhì)含量降到了最低水平，同時使得凝汽器發(fā)生海水泄漏時樹脂能最大限度地防止雜質(zhì)離子進入蒸汽發(fā)生器。
Millstone 電站2 號機在1995 年11 月給凝結(jié)水精處理混床安裝了DOWEX™ MONOSPHERE™ 樹脂。這個選擇首先是基于其它壓水堆電站使用了DOWEX MONOSPHERE 樹脂所體現(xiàn)的諸多好處后才確定的(（表1，圖1）.
表格1 凝結(jié)水精處理混床采用DOWEX™ MONOSPHERE™650C 和550A
特 性 優(yōu) 點 混床樹脂的完全分離 提高出水水質(zhì) 延長運行時間、減少再生次數(shù)、加快洗出速度 凝汽器管道破裂或泄漏時最好地保護蒸汽發(fā)生器 突出的機械強度和抗氧化穩(wěn)定性 磨損少，陽樹脂高分子（≥1000）總有機碳泄漏較少，并且出水硫酸根泄漏可降至最低 陽、陰樹脂球的色差明顯 反洗分離后很容易判斷混合樹脂的分離效果
步驟改進
Millstone 電站在樹脂操作和再生步驟上作了兩項改進以優(yōu)化凝結(jié)水精處理出水水質(zhì)和運行周期兩方面的性能：
• 再生后混合好的新鮮樹脂在混床內(nèi)再混合
• 延長陽樹脂的再生時間
混床內(nèi)的再混合步驟是當(dāng)再生好的樹脂從樹脂貯存罐輸送至混床后用壓縮空氣對樹脂進行再混合。這可使陽樹脂在設(shè)備內(nèi)重新均勻地分布，因而大部分的陽樹脂沉淀在設(shè)備的可用區(qū)域（設(shè)備上部）。
圖1. 分離DOWEX™ MONOSPHERE™ 650C/550A
延長再生時間是一種簡單的方法，它需要連續(xù)不斷地再生直至95%或更多己醇胺從陽樹脂上洗脫出來。這要求采用8%濃度的硫酸再120 分鐘，即樹脂按100%計時再生水平為40lb/ft3（640g/L）。
和其它修正步驟同時使用后，Millstone 在過去的幾年里降低了污染離子鈉的泄漏（跳過陰樹脂的再生步驟，進行樹脂-樹脂再生）凝結(jié)水精處理設(shè)備的性能達到了期望值。
蒸汽發(fā)生器質(zhì)量
Millstone2 號機的水質(zhì)指標(biāo)是最好的證明，詳見圖2。此圖顯示了蒸汽發(fā)生器中硫酸根自2000 年6 月開始18 個月來隨凝結(jié)水溫度變的趨勢。
圖2. Millstone2 號機蒸汽發(fā)生器硫酸根含量和凝結(jié)水溫度的變化趨勢。
在此期間，硫酸根含量維持在0.5 至1.0ppb 之間并且和凝結(jié)水溫度相關(guān)。2001 年初夏，由于主凝汽器污染導(dǎo)致凝結(jié)水溫度高于正常值，從而使硫酸根的含量有升高至1.5ppb 的趨勢。但總體而言，蒸汽發(fā)生器的硫酸根離子含量一直處于嚴(yán)格的控制水平之下，從未發(fā)生過不明原因的泄漏。
氯離子和鈉離子對蒸汽發(fā)生器的完整性同樣重要。表2 對2 號機典型的測量水質(zhì)做了一個對照。最令人驚奇的是，該蒸汽發(fā)生器的排污率僅為25gpm(5.7 m3/h)(濃度因素為465)。而2 號機有兩臺蒸汽發(fā)生器在運行，和排污率為100 gpm 22.7 m3/h)的正常情況相比，要節(jié)省超過1MW 的電力
表 2. Millstone 2 號機典型的出水水質(zhì)
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化合物 |
混床出水(ppt) |
蒸汽發(fā)生器 (ppb) |
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氯離子 |
0.7 |
0.4 |
|
鈉離子 |
0.5 |
0.3 |
|
硫酸根 |
0.8 |
0.5-1.0 |
化學(xué)品成本效率
凝結(jié)水精處理設(shè)備連續(xù)可靠地運行了11 天，每個混床處理水量為48 百萬加侖。這相當(dāng)于陽樹脂大約85%的全部交換容量都得到了應(yīng)用。當(dāng)你了解到在1996 年對美國18 個壓水堆核電站所作的調(diào)查表明陽樹脂交換容量的利用率在45%至65%時，這個數(shù)值就值得關(guān)注了。
表3 羅列出了再生費用，這是基于全流量運行350 天，不包括廢水排放和清洗用水的條件下得出的。再生劑為質(zhì)量百分含量為93%的酸和50%的氫氧化鈉溶液。
表 3. Millstone 2 號機DOWEX™ MONOSPHERE™ 樹脂的再生費用要求
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參數(shù) |
DOWEX MONOSPHERE |
DOWEX MONOSPHERE |
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每個混床樹脂的體積, ft3 m3 |
80 2.3 |
120 3.4 |
|
再生水平, lb/ft3 g/L |
40 640 |
43.5 695 |
|
濃再生劑費用, $/lb $/kg |
0.052 0.114 |
0.127 0.279 |
|
每年再生次數(shù) |
24 |
3 |
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每 |
$1.0 |
$0.93 |
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每 |
$3.8 |
$3.5 |
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年花費 每周期 8 個周期 |
$4,300 $34,350 |
$4,000 $32,000 |
結(jié)論
Dominion Engineering Millstone 核電站2 號機凝結(jié)水精處理在出水水質(zhì)和運行效率方面得到了很大提高。DOWEX™ MONOSPHERE™ 650C 和550A凝膠樹脂的使用（現(xiàn)運行已超過6 年）以及再生和樹脂再混合步驟地修正使其二回路水化學(xué)CPI 值穩(wěn)定地維持在1.00 的水平上，排污率從100 gpm(22.7m3/h)降至25 gpm (5.7 m3 /h)。降低排污率使平均發(fā)電量增加了1MW。3 號機自1995 年6 月開始使用DOWEX MONOSPHERE 凝膠樹脂并對化學(xué)控制程序以及步驟修正后也獲得了同樣良好的效果
工程圖片
