现场信息

位置
美国Connecticut

Dominion Engineering Millstone核电站坐落在长岛海峡东端的一个半岛上 （Dominion Engineering Millstone核电站的照片）

目的:
• 可靠地控制蒸汽发生器的水化学
• 降低运行费用

对比性能指标：
混床出水水质≤1ppt
• CPI 值维持在1.00，排污率从100gpm(22.7m3/h)降至25gpm(5.7m3/h)
• 降低了的排污增加了1MW 的电力产出

 

简       介

        Dominion Engineering Millstone核电站二号机凝结水精处理混床的出水水质和运行效率的得到了显著提高。DOWEX™ MONOSPHERE™ 650C和550A凝胶型树脂的使用（现在运行已超过了6年）加上调整了再生和混脂的步骤使得其二回路的水化学指数（CPI）得以维持在1.00，排污率下降了75%。

        Dominion Engineering Millstone 电站是位于Connecticut 的一座压水堆核电站。电站2、3 号机采用凝结水精处理混床控制二回路蒸汽发生器水化学。凝结水精处理混床主要用于：
• 在凝汽器管道发生破裂时保护蒸汽发生器
• 凝汽器发生少量海水泄漏时维持机组100%地运行
• 过滤主凝结水携带的腐蚀产物
Millstone 电站决定在他们的全流量凝结水精处理系统中采用DOWEX MONOSPHERE 树脂以优化出水水质和运行效率。

 

 背景介绍

        1990 年之前，2 号蒸汽发生器涡轮由于一系列腐蚀机理的共同作用产生了严重的退化。这些机理导致了凹陷、麻点、晶间腐蚀（IGA）以及晶间应力腐蚀（IGSCC）。使得电站业主在1992 年耗费巨资更换蒸汽发生器。
为了维持新蒸汽发生器以及电厂部件材料的完整性，Millstone 2 号机对二回路水化学采取了以下修正措施：
• 1993 年4 月12 日起将二回路pH 控制药剂由氨改成己醇胺
• 增加联氨加药量使得最终给水联氨量和凝结水溶氧量保持8:1 的水平
• 进行全流量凝结水精处理以及保持凝结水精处理混床氢型运行（胺穿透时终止运行）。
乙醇胺的应用减少了联箱排污及其它湿蒸汽区域的两相腐蚀风险。因而希望通过新的水化学显著地减少给水中不溶性杂质的数量。一旦水化学系统切换至乙醇胺，Millstone 二号机给水的含铁量立即从8 至10ppb 的水平降至2 至3ppb 的水平。
凝结水精处理全流量运行以及控制凝结水精处理混床氢型运行将抛光混床出水中的杂质含量降到了最低水平，同时使得凝汽器发生海水泄漏时树脂能最大限度地防止杂质离子进入蒸汽发生器。
Millstone 电站2 号机在1995 年11 月给凝结水精处理混床安装了DOWEX™ MONOSPHERE™ 树脂。这个选择首先是基于其它压水堆电站使用了DOWEX MONOSPHERE 树脂所体现的诸多好处后才确定的(（表1，图1）.

表格1 凝结水精处理混床采用DOWEX™ MONOSPHERE™650C 和550A

特  性	优  点
混床树脂的完全分离	提高出水水质
650C 阳树脂粒径分布范围窄	延长运行时间、减少再生次数、加快洗出速度
550A 阴树脂粒径分布范围窄	凝汽器管道破裂或泄漏时最好地保护蒸汽发生器
突出的机械强度和抗氧化稳定性	磨损少，阳树脂高分子（≥1000）总有机碳泄漏较少，并且出水硫酸根泄漏可降至最低
阳、阴树脂球的色差明显	反洗分离后很容易判断混合树脂的分离效果

步骤改进

Millstone 电站在树脂操作和再生步骤上作了两项改进以优化凝结水精处理出水水质和运行周期两方面的性能：
• 再生后混合好的新鲜树脂在混床内再混合
• 延长阳树脂的再生时间
混床内的再混合步骤是当再生好的树脂从树脂贮存罐输送至混床后用压缩空气对树脂进行再混合。这可使阳树脂在设备内重新均匀地分布，因而大部分的阳树脂沉淀在设备的可用区域（设备上部）。

图1. 分离DOWEX™ MONOSPHERE™ 650C/550A

        延长再生时间是一种简单的方法，它需要连续不断地再生直至95%或更多己醇胺从阳树脂上洗脱出来。这要求采用8%浓度的硫酸再120 分钟，即树脂按100%计时再生水平为40lb/ft3（640g/L）。
和其它修正步骤同时使用后，Millstone 在过去的几年里降低了污染离子钠的泄漏（跳过阴树脂的再生步骤，进行树脂-树脂再生）凝结水精处理设备的性能达到了期望值。

蒸汽发生器质量

       Millstone2 号机的水质指标是最好的证明，详见图2。此图显示了蒸汽发生器中硫酸根自2000 年6 月开始18 个月来随凝结水温度变的趋势。

图2. Millstone2 号机蒸汽发生器硫酸根含量和凝结水温度的变化趋势。

在此期间，硫酸根含量维持在0.5 至1.0ppb 之间并且和凝结水温度相关。2001 年初夏，由于主凝汽器污染导致凝结水温度高于正常值，从而使硫酸根的含量有升高至1.5ppb 的趋势。但总体而言，蒸汽发生器的硫酸根离子含量一直处于严格的控制水平之下，从未发生过不明原因的泄漏。

 

氯离子和钠离子对蒸汽发生器的完整性同样重要。表2 对2 号机典型的测量水质做了一个对照。最令人惊奇的是，该蒸汽发生器的排污率仅为25gpm(5.7 m3/h)(浓度因素为465)。而2 号机有两台蒸汽发生器在运行，和排污率为100 gpm 22.7 m3/h)的正常情况相比，要节省超过1MW 的电力

表 2. Millstone 2 号机典型的出水水质

化合物	混床出水(ppt)	蒸汽发生器 (ppb)
氯离子	0.7	0.4
钠离子	0.5	0.3
硫酸根	0.8	0.5-1.0

 

化学品成本效率

 

       凝结水精处理设备连续可靠地运行了11 天，每个混床处理水量为48 百万加仑。这相当于阳树脂大约85%的全部交换容量都得到了应用。当你了解到在1996 年对美国18 个压水堆核电站所作的调查表明阳树脂交换容量的利用率在45%至65%时，这个数值就值得关注了。

表3 罗列出了再生费用，这是基于全流量运行350 天，不包括废水排放和清洗用水的条件下得出的。再生剂为质量百分含量为93%的酸和50%的氢氧化钠溶液。

表 3. Millstone 2 号机DOWEX™ MONOSPHERE™ 树脂的再生费用要求 

 

参数	DOWEX MONOSPHERE 650C	DOWEX MONOSPHERE 550A
每个混床树脂的体积,  ft3 m3	80 2.3	120 3.4
再生水平,  lb/ft3 g/L	40 640	43.5 695
浓再生剂费用, $/lb $/kg	0.052 0.114	0.127 0.279
每年再生次数	24	3
每106 加仑凝结水的费用	$1.0	$0.93
每1000m3 凝结水的费用	$3.8	$3.5
年花费 每周期 8 个周期	$4,300 $34,350	$4,000 $32,000

结论

        Dominion Engineering Millstone 核电站2 号机凝结水精处理在出水水质和运行效率方面得到了很大提高。DOWEX™ MONOSPHERE™ 650C 和550A凝胶树脂的使用（现运行已超过6 年）以及再生和树脂再混合步骤地修正使其二回路水化学CPI 值稳定地维持在1.00 的水平上，排污率从100 gpm(22.7m3/h)降至25 gpm (5.7 m3 /h)。降低排污率使平均发电量增加了1MW。3 号机自1995 年6 月开始使用DOWEX MONOSPHERE 凝胶树脂并对化学控制程序以及步骤修正后也获得了同样良好的效果