【核電站】硼回收系統(tǒng)（TEP）

1、1.4 硼回收系統(tǒng)(tep)一、系統(tǒng)的功能1 接收來(lái)自核島疏水和排氣系統(tǒng)（rpe）的一回路含氫冷卻劑，為反應(yīng)堆冷卻劑排水提供足夠的貯存容積；凈化（過(guò)濾）除氣再利用水貯存硼酸貯存監(jiān)測(cè)排氣(teg)水監(jiān)測(cè)氣體排放圖1 tep原理圖前置貯存中間貯存槽監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)蒸發(fā)分離硼、水收集硼2 處理收集的廢液并分離為水和硼酸，以供一回路復(fù)用；3 接收化學(xué)和容積控制系統(tǒng)（rcv）的下泄流，直接除硼；二、系統(tǒng)的組成tep系統(tǒng)由前置貯存，凈化除氣、中間貯存、蒸發(fā)分離、蒸餾液監(jiān)測(cè)濃縮液監(jiān)測(cè)以及除硼七部分組成，系統(tǒng)流程原理如圖1所示，圖2、圖3、圖4為tep系統(tǒng)流程。1 前置貯存箱（tep 001 ba及008 ba）前置

2、貯存箱的容積為80m3，正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)暫存箱接收對(duì)應(yīng)機(jī)組一回路排出的可復(fù)用的冷卻劑。箱內(nèi)采用氫氣覆蓋，其壓力在0.120.32mpa間變化，以防止空氣進(jìn)入。為減少?gòu)U氣量，箱內(nèi)氮?dú)饬勘３趾愣?，不進(jìn)行換氣。每臺(tái)暫存箱配置一臺(tái)供料泵（tep 001 po或002 po），供料泵還兼作循環(huán)泵以盡量減少沉淀物在箱底部沉積。必要時(shí)，每臺(tái)供料泵可以從另一個(gè)暫存箱吸水，水泵的額定流量為27.2m3/h。箱體設(shè)有壓力測(cè)量和壓力保護(hù)，壓力整定值（abs）如下：p1：0.11mpa ,低低壓力信號(hào)引起供料泵停運(yùn)且兩個(gè)控制室報(bào)警；p2：0.12mpa ,低壓力信號(hào)（相應(yīng)于低水位）開(kāi)啟氮?dú)夤?yīng)閥注入氮?dú)獠⑾騼蓚€(gè)控制室

3、報(bào)警；p3：0.32mpa ,高壓力信號(hào)向兩個(gè)控制室報(bào)警，操作員將過(guò)剩氮?dú)馀诺絫eg含氫廢氣處理系統(tǒng)；p4：0.33mpa ,高高壓力信號(hào)向兩個(gè)控制室報(bào)警，在沒(méi)有n5信號(hào)時(shí)自動(dòng)向teg含氫廢氣處理系統(tǒng)排氣；p5：0.34mpa ,安全閥241vy開(kāi)啟，將箱內(nèi)氣體排至dvn煙囪；箱體設(shè)有水位測(cè)量，其整定值如下（壓力為絕對(duì)值）：n1：相當(dāng)于5m3，最低水位信號(hào)引起供料泵停運(yùn)和兩個(gè)控制室報(bào)警，此時(shí)箱內(nèi)壓力0.12mpa。n2：相當(dāng)于10m3，水位信號(hào)引起脫氣器停運(yùn)，此時(shí)箱內(nèi)壓力0.13mpa。n3：相當(dāng)于20m3，水位信號(hào)引起供科泵和脫氣器啟動(dòng)，此時(shí)箱內(nèi)壓力0.15mpa。n4：相當(dāng)于52m3，水位

4、信號(hào)引起兩個(gè)控制室報(bào)警，此時(shí)箱內(nèi)壓力0.32mpa。n5：相當(dāng)于75m3，為最大可用容積，n5信號(hào)出現(xiàn)時(shí)開(kāi)啟液體安全閥并關(guān)閉氣體安全閥，將箱內(nèi)液體排到貯存箱房間的地坑。正常運(yùn)行期間，用于覆蓋的氮?dú)鈹?shù)量是常量。液體體積在1028m3之間變化，從20m3到28m3體積增量是除氣塔從啟動(dòng)到達(dá)生產(chǎn)狀態(tài)期間產(chǎn)生的。2 凈化段凈化段由過(guò)濾器，除鹽裝置和除氣器組成。工藝流程如圖2所示。（1） 過(guò)濾器過(guò)濾器為細(xì)網(wǎng)眼機(jī)械過(guò)濾器，除鹽床進(jìn)料過(guò)濾器（tep 001及002 fi）用于去除排出液中直徑大于5m雜質(zhì)進(jìn)入除氣塔。過(guò)濾器的濾芯可由遠(yuǎn)距離操作進(jìn)行更換，流體通過(guò)過(guò)濾器的流速為1 cm/s，使過(guò)濾器效率達(dá)到98%

5、，每臺(tái)過(guò)濾器允許的最大壓降為2.5bar，以保證最大的過(guò)濾效率，并防止流量或壓力迅速變化時(shí)引起積累在濾芯上的固體突然釋放。(2)(3)(4)sadvntep131vptep001vptep003vptep247vy001mn001st003 sn005sn003sp mn001mpn005sp mn001fi預(yù)過(guò)濾器003fi樹(shù)脂過(guò)濾器001de陽(yáng)床混床001ba 80m3圖2 貯存、過(guò)濾和除鹽單元流程示意圖003derenrperazrcvrperpeteprenrentep008ba(5) 除鹽裝置除鹽裝置的作用是使排出液中離子狀態(tài)的裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物與樹(shù)脂中的離子進(jìn)行交換，從而達(dá)到降低放

6、射性的目的。其離子交換的化學(xué)反應(yīng)式為：r-a+br-b+a式中，r為不溶性樹(shù)脂本體（高分子化合物），a為交換基因中起交換作用的離子，b為溶液中被交換的離子。衡量一個(gè)離子交換樹(shù)脂床的功效常用去污因子表示。去污因子是樹(shù)脂床進(jìn)出口液體中特定核素的濃度或放射性強(qiáng)度之比。由于排出液中含有的陽(yáng)離子雜質(zhì)多于陽(yáng)離子雜質(zhì)（不包括硼酸），所以排出液首先通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂（簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)床），而后再通過(guò)裝有陽(yáng)離子和陰離子交換樹(shù)脂的混合床（簡(jiǎn)稱(chēng)混床）。陽(yáng)床（tep 001 de或002 de）裝有強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂（h+型磺酸樹(shù)脂），有較強(qiáng)的去除陽(yáng)離子雜質(zhì)的能力，并對(duì)銫具有高選擇性和較好的攔截的作用?；齑玻╰ep 003

7、de或004 de）按一定比例裝入h+型磺酸樹(shù)脂和強(qiáng)堿性陽(yáng)離子樹(shù)脂（四元銨），具有較徹底去除弱堿性陽(yáng)離子（如碲和鉬）的能力。(6) 除氣裝置除氣裝置用以去除溶解在排出液中的氫，裂變氣體及其它氣體，能使除氣器入口放射性為11013bq/m3（約250 ci/m3）的氣體的除氣因子達(dá)到106，除氣塔用熱力除氣法，見(jiàn)圖3流程：進(jìn)料經(jīng)再生式熱交換器（tep 001 ex）加熱至7095后進(jìn)入除氣器（tep 001 de）。為了增加氣體的擴(kuò)散面積，進(jìn)料從除氣器上部噴入，在下部由輔助蒸汽分配系統(tǒng)（sva）的蒸汽加熱，使料液處于飽合狀態(tài)，正常加熱蒸汽流量小于2.5t/h，由除氣器頂部壓力控制。不凝結(jié)氣體（氫

8、、氮、氪、氙）和蒸汽從頂部進(jìn)入排氣冷凝器（tep 001 cs）中，冷凝器由rri水冷卻，維持 1.35bar（絕壓）。凝結(jié)水靠重力流回除氣器，而不凝結(jié)氣體定期排往teg含氫廢氣處理系統(tǒng)。除氣后的液體由泵tep 003 po以27.2 m3/h的流量，經(jīng)再生式熱交換器（tep 001 ex）冷卻至5075，再經(jīng)tep 001 rf降溫至50以下，送至中間貯存箱。在啟動(dòng)加熱階段，或去污因子不滿(mǎn)足時(shí)，可以進(jìn)行再循環(huán)。除氣器也可用以在反應(yīng)堆開(kāi)蓋前進(jìn)行一回路冷卻劑的除氣，然后再返回rcv 002 ba。3 中間貯存箱本系統(tǒng)共有3個(gè)中間貯存箱（tep 002，003，004 ba）為兩個(gè)系列共用，每個(gè)容

9、積350m3為一回路提供了只夠的容量。每個(gè)箱的頂部向teg含氧廢氣處理系統(tǒng)連續(xù)排氣。泵tep 007 po，其額定流量為100m3/h。水泵的作用是在取樣前將箱內(nèi)液體進(jìn)行循環(huán)使之混合均勻；將一個(gè)箱內(nèi)液體轉(zhuǎn)送至另一個(gè)，將rea系統(tǒng)除鹽水貯存箱（rea 001，002 ba）內(nèi)的水排至中間貯存箱；當(dāng)蒸發(fā)裝置不能使用時(shí)或貯存箱內(nèi)的水含量過(guò)高時(shí)，可將中間貯存箱內(nèi)的液體送往teu系統(tǒng)的工藝排水箱。rpetep029vptep033vp001dz003po中間儲(chǔ)存罐凝結(jié)水疏水再循環(huán)管線(xiàn)001rf001ex排氣再生換熱器svasva001cs排氣冷凝器sva365vvtep035vprrirriteptep

10、027vp圖3 脫氣單元009ba4 蒸發(fā)裝置蒸發(fā)裝置的作用是將可復(fù)用的一回路排水分離成硼含量低于5ppm，氧含量低于0.1ppm的蒸溜水和7000 ppm的濃硼酸溶液，分別送往蒸餾液和濃縮液監(jiān)測(cè)槽。流程見(jiàn)圖4。蒸發(fā)裝置由兩個(gè)相同的系列組成，料液由供料泵tep 005 po通過(guò)再生式的熱交換器（tep 003 ex）升溫后送至蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的加熱器（001 re）采用列管式，殼程道入sva蒸汽。蒸汽冷凝水收集在冷凝水平衡槽（013 ba）中，經(jīng)冷凝水冷卻器（tep 007 rf）冷卻后送回sva系統(tǒng)。在加熱器tep 001 re里，蒸發(fā)反應(yīng)堆冷卻劑產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器tep 001 ev進(jìn)行

11、初步的汽液分離，水蒸汽從蒸發(fā)器頂部排出進(jìn)入旋風(fēng)分離器tep 003 ze后，進(jìn)一步分離水蒸汽中的含硼液滴，在旋風(fēng)分離器后設(shè)置一臺(tái)泡罩塔（tep 001 ze），水蒸汽與逆流而下的水接觸，有效地將氣相中夾帶的含硼酸的霧沫洗滴下來(lái)。水蒸汽進(jìn)入冷凝汽tep 003 cs進(jìn)行冷凝，冷凝成的蒸溜液經(jīng)冷卻器tep 003 rf冷卻后，注入蒸餾液監(jiān)測(cè)槽tep 005，006 ba中，不凝結(jié)氣體從冷凝器（tep 003 cs）頂部排至teg含氧廢氣排放部分；濃縮液經(jīng)冷卻劑（005 rf）冷卻后，自流入tep 007，016 ba即濃縮液監(jiān)測(cè)槽中。所有的冷卻水由rri系統(tǒng)提供。5 蒸溜液監(jiān)測(cè)箱兩個(gè)容積為70m3

12、的相同的蒸餾液監(jiān)測(cè)箱（tep 005，006 ba）接收經(jīng)蒸發(fā)器分離的蒸餾液。每一個(gè)箱的浮動(dòng)頂蓋由sed系統(tǒng)的除鹽水作潤(rùn)濕劑的彈性膜確保其密封性。每個(gè)監(jiān)測(cè)槽配備一臺(tái)水泵（tep 012，013 po），額定流量為27.2m3/h，水泵的作用是：在取樣前將箱內(nèi)液體混合均勻；將液體從一個(gè)箱轉(zhuǎn)送到另外一個(gè)箱；將液體送至rea除鹽水貯存箱；當(dāng)硼濃度高于5 ppm時(shí)通過(guò)除鹽器（陰床）除硼后再送往rea系統(tǒng)，蒸餾液需再處理是時(shí)可返回中間貯存箱。6 濃縮液監(jiān)測(cè)箱兩個(gè)容積為5m3的相同的濃縮液監(jiān)測(cè)槽（tep 007，016 ba），具有與蒸餾監(jiān)測(cè)箱相同的密封頂蓋，以防止空氣混入箱內(nèi)。一臺(tái)輸送泵（tep 014

13、 po）其功能是：取樣前混合濃縮液，并經(jīng)過(guò)濾器005 fi過(guò)濾；輸送濃縮液到rea系統(tǒng)作為補(bǔ)給硼酸用；輸送濃縮液至teu化學(xué)疏水槽（005007 ba）再處理；輸送濃縮液到中間貯槽，以便蒸發(fā)處理；將不能復(fù)用的濃縮液送到tes系統(tǒng)固化處理。7 除硼段設(shè)有三臺(tái)除硼床（陰床tep 005de，006de，007de）。其中006 de用于蒸餾液的凈化同時(shí)也可作為005，007de的備用；005de用于1 rcv系統(tǒng)除硼，007de用于2 rcv系統(tǒng)除硼。在必要時(shí)也可以互換使用。表1 硼回收系統(tǒng)參數(shù)sed tep 00rcp046vptep089vdtep953vbtep007ba tep016basvarpe 00rcp046vpsva 00rcp046vprazazva 00rcp046vprpe 00rcp046vpsva 00rcp046vpsva 00rcp046vp001ev005rf001re013ba 007rf凝結(jié)水濃縮液001ze003ze泡罩塔汽水分離器003cs含氧排氣蒸餾液儲(chǔ)罐003rf 003ex圖4 蒸發(fā)裝置02/03/04ba回流管線(xiàn)tegtep