DOWEX? MONOSPHERE? 離子交換樹脂 DOWEX 樹脂提高了核電站效率和出水水質
來源：陶氏化學（中國）投資有限公司 閱讀：5501 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 | ||||
| 建設地點 | 建設起始時間 | 建設結束時間 | |||
| 建設性質 | 新建 | 工程投資 | 廢水性質 | ||
| 處理規模 | 進水水質 | 出水水質 | |||
| 處理工藝 | 運行費用 | 承包范圍 | |||
工程說明
現場信息
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:
• 可靠地控制蒸汽發生器的水化學
• 降低運行費用
對比性能指標：
混床出水水質≤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 的電力產出
簡 介
Dominion Engineering Millstone核電站二號機凝結水精處理混床的出水水質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（現在運行已超過了6年）加上調整了再生和混脂的步驟使得其二回路的水化學指數（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 號機采用凝結水精處理混床控制二回路蒸汽發生器水化學。凝結水精處理混床主要用于：
• 在凝汽器管道發生破裂時保護蒸汽發生器
• 凝汽器發生少量海水泄漏時維持機組100%地運行
• 過濾主凝結水攜帶的腐蝕產物
Millstone 電站決定在他們的全流量凝結水精處理系統中采用DOWEX MONOSPHERE 樹脂以優化出水水質和運行效率。
背景介紹
1990 年之前，2 號蒸汽發生器渦輪由于一系列腐蝕機理的共同作用產生了嚴重的退化。這些機理導致了凹陷、麻點、晶間腐蝕（IGA）以及晶間應力腐蝕（IGSCC）。使得電站業主在1992 年耗費巨資更換蒸汽發生器。
為了維持新蒸汽發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
• 增加聯氨加藥量使得最終給水聯氨量和凝結水溶氧量保持8:1 的水平
• 進行全流量凝結水精處理以及保持凝結水精處理混床氫型運行（胺穿透時終止運行）。
乙醇胺的應用減少了聯箱排污及其它濕蒸汽區域的兩相腐蝕風險。因而希望通過新的水化學顯著地減少給水中不溶性雜質的數量。一旦水化學系統切換至乙醇胺，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。
凝結水精處理全流量運行以及控制凝結水精處理混床氫型運行將拋光混床出水中的雜質含量降到了最低水平，同時使得凝汽器發生海水泄漏時樹脂能最大限度地防止雜質離子進入蒸汽發生器。
Millstone 電站2 號機在1995 年11 月給凝結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 樹脂所體現的諸多好處后才確定的(（表1，圖1）.
表格1 凝結水精處理混床采用DOWEX™ MONOSPHERE™650C 和550A
特 性 優 點 混床樹脂的完全分離 提高出水水質 延長運行時間、減少再生次數、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生器 突出的機械強度和抗氧化穩定性 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化凝結水精處理出水水質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再混合
• 延長陽樹脂的再生時間
混床內的再混合步驟是當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。這可使陽樹脂在設備內重新均勻地分布，因而大部分的陽樹脂沉淀在設備的可用區域（設備上部）。
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）凝結水精處理設備的性能達到了期望值。
蒸汽發生器質量
Millstone2 號機的水質指標是最好的證明，詳見圖2。此圖顯示了蒸汽發生器中硫酸根自2000 年6 月開始18 個月來隨凝結水溫度變的趨勢。
圖2. Millstone2 號機蒸汽發生器硫酸根含量和凝結水溫度的變化趨勢。
在此期間，硫酸根含量維持在0.5 至1.0ppb 之間并且和凝結水溫度相關。2001 年初夏，由于主凝汽器污染導致凝結水溫度高于正常值，從而使硫酸根的含量有升高至1.5ppb 的趨勢。但總體而言，蒸汽發生器的硫酸根離子含量一直處于嚴格的控制水平之下，從未發生過不明原因的泄漏。
氯離子和鈉離子對蒸汽發生器的完整性同樣重要。表2 對2 號機典型的測量水質做了一個對照。最令人驚奇的是，該蒸汽發生器的排污率僅為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，要節省超過1MW 的電力
表 2. Millstone 2 號機典型的出水水質
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化合物 |
混床出水(ppt) |
蒸汽發生器 (ppb) |
|
氯離子 |
0.7 |
0.4 |
|
鈉離子 |
0.5 |
0.3 |
|
硫酸根 |
0.8 |
0.5-1.0 |
化學品成本效率
凝結水精處理設備連續可靠地運行了11 天，每個混床處理水量為48 百萬加侖。這相當于陽樹脂大約85%的全部交換容量都得到了應用。當你了解到在1996 年對美國18 個壓水堆核電站所作的調查表明陽樹脂交換容量的利用率在45%至65%時，這個數值就值得關注了。
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 |
DOWEX MONOSPHERE |
DOWEX MONOSPHERE |
|
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 |
24 |
3 |
|
每 |
$1.0 |
$0.93 |
|
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 |
結論
Dominion Engineering Millstone 核電站2 號機凝結水精處理在出水水質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CPI 值穩定地維持在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
