离子交换净化技术.pptVIP

离子交换净化技术 在核工业的应用 北京中电加美环境工程技术有限责任公司 内容 前言 第一讲 核电站基本类型 第二讲 核电站水回路 第三讲 核级离子交换树脂 第四讲 粉末树脂 第五讲 水回路净化工艺 第六讲 核电站特殊液体处理 前言 截止2000年底，全世界共有433座核电机组在运行，总装机容量3.56 亿千瓦（电功率），核电占全球总电力生产量的16.1%. 2005年底，全世界核电总装机容量超过3.78亿千瓦。 核电站有关的水处理问题与普通电站所遇到的完全不同。因此，研究水的用量、消耗和废水排放，以及核电站废液处理是有益的。 在这种有着许多水回路的系统中，必须安装许多特定的水处理装置。如果熟悉在各种场合下所用离子交换剂所必须具备的功能，就能够根据它们的性质和特点推断出技术指标。 并不是所有的市场上的树脂产品和工艺就能满足上序需要；必须在实际应用中和通过多种试验积累经验，以便选择合适的的交换剂和工艺并确定其应用范围。 第一讲 核电站基本类型 核电站分为轻水堆（包括压水堆和沸水堆）核电站；石墨气冷堆核电站；重水堆核电站；增值堆核电站等 核电站通常由一回路系统和二回路系统两部分组成。核电站的核心是反应堆，反应堆工作时放出核能主要是以热能的形式由一回路系统的冷却剂带出，用以产生蒸汽，所以一回路系统又被称为“核供汽系统”。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统与一般的火力发电厂的汽轮发电机系统基本相同。 就四种反应堆类型而言，每种均可划分为6个本质上不同的单元。其中除用于调节反应堆功能的某些辅助单元外，水处理都使用离子交换剂。 图1－图4所示流程乍看起来都非常相似，但实际上由于存在污染或某种产物进入水回路而使离子交换剂的操作条件有很大不同。 图1.1 具有压水堆（PWR）和蒸汽发生器的核电站原理 水处理：1＝补给水；2＝冷却水；3a＝主回路/纯化；3b=主回路/化学补偿剂；4＝释热燃料元件冷却池；5a=二次/凝结水回路；5b=二次回路排污处理；6＝废水 图1.2 具有沸水堆（BWR）和直接蒸汽的核电站原理 水处理：1＝补给水；2＝冷却水；3a＝主回路/冷却剂；4＝释热燃料元件冷却池；5=蒸汽/凝结水回路；6＝废水 图1.3 具有气冷的重水慢化堆核电站原理 水处理：1＝补给水；2＝冷却水；5=二次/凝结水回路；6＝废水；7a=D2O-慢化器/纯化；7b=D2O;慢化器/控制装置；8＝屏蔽冷却剂 图1.4 Magnox型和AGR型气冷石墨慢化堆的核电站原理 水处理：1＝补给水；2＝冷却水；4＝释热燃料元件冷却池；5b=蒸汽发生器排污；6＝废水 反应堆型的发展 世界上第一批商业应用的原型核电站为第一代，如SHIPINGPORT等； 20世纪60-80年代世界上大批建造的核电站为第二代； 20世纪80年代发展，90年代投入市场的先进轻水堆核电站，如ABWR，APWR，SYSTEM80+，AP600,1000和EPR为第三代； 第四代先进核能系统正在被开发，追求更高的安全性，更好的经济性，环境的可持续性并满足防核扩散的要求。这些要求对核电水回路的处理提出了更高的技术要求。 表1 压水堆核电厂一回路冷却剂质量标准推荐值 表2 压水堆核电站二回路水质化学规范 第二讲 水处理回路 2.1 补给水 2.2 冷却水 2.3 反应堆冷却剂（一回路）的纯化 2.4 反应堆冷却剂（一回路）的处理 2.5 废释热燃料元件池 2.6 二回路凝结水处理 2.7蒸汽发生器排污水的处理 2.8二次回路处理 2.9废水处理 2.10内冷水处理 2.1 补给水 典型系统：预处理＋C＋DO+A＋MB 或 预处理＋UF＋RO＋MB 预处理＋UF＋RO＋EDI 只要对使用大孔阴离子交换剂引起足够的重视，就能确保补给水的基本纯度和去除有机物质； 同时对混合床精处理装置的正确再生技术予以重视，就能保证最少的离子泄漏。 水源好时，混床可设计成不再生的精混床。一般运行周期可达半年到一年，甚至2年。 随着技术的提高，物理膜法水处理工艺用得越来越多，系统模块化且减少了废水排放，运行变得简单。 2.2冷却水 在这方面，主要应用非回路水冷却系统，离子交换树脂起着次要作用。例如用海水冷却时需要循环水氯化处理。 然而，重要的是要熟悉冷却水回路和冷却水的调节，因为这对冷凝水的处理有影响。 只有在内陆的核电站采用回路水冷却系统，为防止结垢和腐蚀，需要设置冷却循环水处理系统。这与常规火电厂要求一致。 2.3 反应堆冷却剂（一回路）的纯化 水作为冷却剂在一回路的高温高压和强辐射场中循环，它除了载热和慢化中子外，还发生一系列的反应：水和其中杂质的中子活化反应，水的辐射分解，水对材料的腐蚀及腐蚀产物的活化，迁移和