檀鹏+林佳+刘华平

摘 要：某滨海核电厂循环水处理系统在调试过程中发现其中和池中和效果不理想，经分析发现中和池的搅混效果不佳是导致此结果的主要原因，结合该滨海核电厂实际情况，文章提出了三种提高中和池搅混效率，改善池内酸碱的中和效果的改进方案，并从实用性、经济性以及安全等角度对各个方案的优劣进行了对比并选出了更为适合该核电厂的一套中和池搅混工艺的改进方案。

关键词：滨海核电厂；循环水处理系统；中和池；改进

引言

滨海核电厂使用海水作为三回路的冷源，为凝汽器提供冷却水，如果不加处理，海水中的藻类，贝类以及微生物等就会生长并附着于冷凝器的换热管壁上影响换热效率。核电厂的重要厂用水系统也需要通过加药的方式杀死海水中的各类生物，确保设备冷却水/重要厂用水板式换热器持续高效运行。该核电厂通过循环水处理系统电解海水制取NaClO杀死海水中的各类生物。因此，循环水处理系统在滨海核电厂的长期稳定安全运行中起着不容忽视的作用。已有的关于循环水处理系统的研究成果主要集中在以下几方面：戴希璋分析了海水水质对循环水系统工艺方案设计及设备选型的影响，并针对存在的问题提出解决措施[1]；赵素强介绍了乌沙发电公司电解海水制氯系统的调试投运情况，并详细介绍了循环水加氯处理试验与监控情况[2]；裴长运等针对常规电解海水制氯系统运行中出现的系统稳定性差、结垢和酸洗较多，溶液中有气泡等问题提出了系统优化方法[3]。本文的研究集中在循环水处理系统中和池的搅混工艺的改进上，改进搅混工艺有利于改善中和池的中和效果提高核电厂运行的经济性和稳定性。

1 循环水处理系统简介

该核电厂的循环水处理系统通过电解海水产生最大浓度为2132mg/L的有效氯[4]，有效氯具有毒性，能抑制或杀死海生物的幼虫或孢子，防止电厂循环水过滤系统、循环水系统、重要厂用水系统受到海洋生物污损，而导致传热效率降低。

1.1 系统工作原理

电解海水产生的有效氯通过连续加药的方式注入每台机组的循环水过滤系统、重要厂用水系统的海水进口，抑制各回路海生物的生长。

电解过程中，除极间反应外，由于海水中存在钙、镁离子，电解时会在阴极上形成钙和镁的沉淀物，这些沉淀物在电解槽阴极上累积将导致电解效率下降，增加电能的消耗。因此必须通过酸洗的方法消除这些沉淀物。

1.2 电解槽的酸洗与酸洗后废酸液的处理

为确保循环水处理系统持续稳定高效的制取合格的NaClO，必须定期对电解槽酸洗以出去阴极上的沉淀物。根据电解槽的实际结垢程度，每月至少酸洗一次。

酸洗后的废酸液通过排污阀自流进入混凝土建造的中和池（6.3m3）。中和池的工作原理简图见图1（为便于展示图中略去了部分阀门及管线）。气动阀开启，中和排放泵启动，使中和池内液体循环流动。浓碱罐中的浓碱通过重力自流至中和池，此时可以通过中和排放泵后的酸度计测量溶液的PH值。通过中和排放泵的循环搅拌作用，使中和池中的酸、碱中和，当溶液的PH值为6～9时，即可进行排放。如果充分搅拌后，PH值达不到排放要求，应视具体情况加酸或加碱，直到废水PH值达到排放标准，方可开始排放中和池内的中和废水。

1.3 中和池中和效果不理想

调试过程中发现，由于中和泵的循环回路设计的不合理，在实际使用中将产生以下问题：

（1）由于中和排放泵不能将中和池内的液体充分混合，将使得酸度计的读数一直允许排放值之外，会导致运行人员误以为中和池内酸或碱不足并向中和池内持续加入酸或堿，这样一方面会导致酸碱的大量浪费，使得池内PH值调节更加困难；另一方面，在PH值达不到要求的情况下持续向容积有限的池内加入酸或碱可能会导致池内废液满溢，与中和池相连接的上游管道和阀门等设备将受到中和池内废液的污染，影响正常的电解槽酸洗。

（2）按照图1所示的搅混方式，酸度计所测量的废液只是经过了局部搅混的废液PH值，即便酸度计的读数在6～9之间也并不能代表整个中和池的废液已经完全中和并达到了排放标准。如果此时关闭中和泵的循环回路，打开排放阀开始排放中和池内的废液，那么实际排出的废液PH值将是不合格的，会造成酸或碱的误排放导致下游不耐酸碱的管道和设备受到腐蚀和损坏，给核电厂的安全和经济运行带来隐患。

2 搅混工艺的改进方案

2.1 空气吹扫方案

将带有一定压力的空气充入中和池内未被充分搅混的部分，利用空气气流的冲击加强中和池内废液与酸或碱的接触与中和反应。为了保持中和池内压力恒定，还应将中和池与酸雾收集器相连通。

2.1.1 罗茨风机作气源

如图2所示，将罗茨风机的出风口接入中和池内未被充分搅混的一侧，选择合适的出口风量与风压的罗茨风机可以使得中和池内的废液得到充分的搅混，达到规定的中和效果。

但此方案还存在以下缺点：

（1）系统内多了一个电用户，在一定程度上降低了系统运行的经济性。

（2）风机需要定期维护和保养，增大了力开销，给系统运行和管理增加负担。

（3）电解槽的酸洗系统是定期启动的，风机利用率较低。

2.1.2 公用压缩空气作气源

核电厂的公用压缩空气系统为全厂提供压力为0.8MPa的压缩空气，可以使用公用压缩空气作为气源，同样将空气充入中和池内未被充分搅混的一侧，使得中和池内的废液得到充分的搅混，达到规定的中和效果。并且压缩空气生产厂房与核电厂制氯站相邻，能够满足酸洗期间向中和池持续供气的要求。此外，中和池容积有限，还应在压缩空气进入中和池之前的管线上加装减压阀来调节压力，见图3。

使用公用压空作为气源的方案虽然在一定程度上减少了经济投入，但依然存在以下问题：

（1）中和池的容积只有6.3m3，控制进入中和池空气的压力显得格外重要，压力过高可能使得中和池内超压，给酸雾收集器带来较大压力，甚至损坏与中和池相连的其他上游阀门；压力偏低又有可能达不到预期的搅混效果。

（2）按此方案执行后，将会多出一个公用压缩空气系统与循环水处理系统的接口，增加了调试工作的复杂性，也使得系统的容错率降低。

2.2 改变中和排放泵的循环回路

如图4，将中和排放泵的循环回路的回液管道移至中和池内未被充分搅混的一侧，并尽可能缩短泵出口管线的垂直高度，利用泵的扬程使循环回流的废液压力增高，给池内废液足够强的冲击；投加碱液的管道入口与浓酸罐的溢流管与中和池的接口尽量远离泵的吸入口，避免酸/碱液未经与废液中和就被泵直接吸走。此外，在回流管线进入中和池之前通过异径三通将回流废液再分三路流入中和池，每条回路进入中和池的不同位置，并在管道的出口处加装一个多孔喷头，提高中和池内液体与回流液体的接触面积以达到理想的中和效果。

另外，在中和排放泵的排放管线上加装一个酸度计，在排放废液过程中可实时监控废液PH值，一旦发现PH值超出范围即可立即关闭该管线上的气动阀，停止不合格废液的排放，防止污染下游。

该方案相较于空气吹扫方案具备以下优势：

（1）能够达到充分搅混中和池废液的目的，新增酸度计可以验证池内中和情况，确保排放的废液符合要求。

（2）整体改动较小，便于实施也更为经济。

（3）相较于通过使用罗茨风机或压缩空气来搅混中和池的方案，本方案可以确保中和池内始终保持恒定压力，避免了超压带來的风险，更为安全。

3 结束语

结合该滨海核电厂实际情况，上面提出了三种提高中和池搅混效率的改进方案，并从实用性、经济性以及安全等角度对各个方案的优劣进行了对比，从确保循环水系统长期稳定高效的运行，保证核电厂机组运行的稳定性出发，本文认为对中和排放泵的循环回路加以改造并加装酸度计的方案更适合作为此次改进的最终实施方案。

参考文献

[1]戴希璋.滨海核电厂循环水处理设计浅析[J].科技风，2015：98-99.

[2]赵素强.电解海水制氯系统的调试投运与循环水加氯监控[J].华北电力技术，2007，10：4-10.

[3]裴长运，李冬，常文强.电解海水制氯系统的研究和优化[J].山东工业技术，2014，17：148-149.

[4]中国核电工程有限公司.循环水处理系统手册第2～5章[Z].

2010，10.