[发明专利]大流量中压凝结水精处理装置

说明书

技术领域

本发明属于一种金属复层材料中压交换器，特别是涉及到一种采用金属复层材料的大流量中压凝结水精处理设备，适用于核电厂常规岛凝结水精处理系统和火电超超临界凝结水精处理系统对大流量（单台额定流量＞800立方米/小时）凝结水的精处理的应用。

背景技术

凝结水精处理系统的主要运行设备：前置阳床交换器、高速混床交换器和树脂捕捉器等设备传统都是采用钢衬胶的制造工艺，鉴于核电对二回路水质指标的严格控制，因此对硫化橡胶衬胶工艺的使用适应性已经提出了质疑，并引起广泛的关注。随着核电技术的发展，单机具有更大发电容量，常规岛二回路系统不但对需要处理的凝结水流量增大，而且对使用凝结水精处理装置处理后的水质要求更为严格；对于火电厂而言，大容量超超临界机组对使用凝结水精处理装置处理后的水质也显得有更高要求。特别是对凝结水中有侵蚀性的阴离子SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-等含量的要求已经引起关注。

虽然核电二回路水汽系统的温度、压力等参数，与超超临界仍至超临界火力发电机组相比要低得多；由于蒸汽发生器使用金属材料的特性所决定，蒸汽发生器的管材要兼顾一回路冷却液和二回路除盐水的使用条件，采用了一种价格昂贵的镍基合金，而这种镍基合金却对水中所含有的SO₄^2-、Cl^-离子十分敏感。蒸汽发生器二回路水侧在蒸汽发生器工作压力下，一些盐类在饱和蒸汽的分配系数却十分低，如NaCl、Na₂SO₄等盐类，随着蒸发他们在水中不断浓缩；特别是在蒸发器管子与支撑板或箍板间的缝隙中，水中的盐份会达几十倍的浓缩，这些浓缩液里的高浓度离子，会使蒸汽发生器的管子受到严重的腐蚀；这是由于存在于高温水中含硫组分会显著降低高镍合金的抗腐蚀能力，使蒸发器传热管子产生沿着晶界之间的晶间腐蚀。这种腐蚀可以使金属的机械性显著降低，危害性极大。

此外在核电二回路中的水汽分离中间再热器，进入中间再热器含盐的湿蒸汽，由于温度上升湿度下降，盐份得到浓缩会达到危险的程度，对再热器管会产生腐蚀。所以核电二回路汽水系统所控制的水汽质量品质，却要比超超临界的火力发电机组水汽质量要严格得多。因此SO₄^2-、Cl^-含量，在压水堆核电二回路水汽系统中都有规定的控制标准。特别对凝结水精处理混床出水SO₄^2-离子浓度控制相当严格，期望值要小于0.2μg/kg。

超超临界机组水汽系统，受热面温度都是非常高，容易发生化学物质的沉积，这些主要是Na₂SO₄、NaOH，这类物质溶解在蒸汽中，对过热器、再热器和汽轮机产生腐蚀。

上述情况的产生均是由于凝结水精处理混床出水硫化合物（无机硫化合物和有机硫化合物）的泄出而造成汽水循环中SO₄^2-含量过高，其原因来自于以下几个方面：阳树脂的溶出物；凝结水精处理系统阳树脂溶出物的泄出，主要是高分子组分的泄出；混床交换器阳、阴树脂没有彻底混合均匀，床层底部阳树脂居多，其溶出物直接进入凝结水系统；前置阳床阳树脂工作条件恶劣，阳树脂加速氧化降价，溶出物增多穿过混床进入凝结水系统；混床中阴树脂化学交换动力学行性能下降，对阴离子交换的速度下降，造成包括有SO₄^2-、Cl^-等离子和包括低分子的阳树脂溶出物的漏出量增加；凝结水精处理系统破碎树脂漏出，进入二回路水气系统，破碎树脂在蒸汽发生器里受热分解释放出SO₄^2-。