【核电站】硼回收系统（TEP） .doc

1.4 硼回收系统(tep)一、系统的功能1 接收来自核岛疏水和排气系统（rpe）的一回路含氢冷却剂，为反应堆冷却剂排水提供足够的贮存容积；净化（过滤）除气再利用水贮存硼酸贮存监测排气(teg)水监测气体排放图1 tep原理图前置贮存中间贮存槽监测监测蒸发分离硼、水收集硼2 处理收集的废液并分离为水和硼酸，以供一回路复用；3 接收化学和容积控制系统（rcv）的下泄流，直接除硼；二、系统的组成tep系统由前置贮存，净化除气、中间贮存、蒸发分离、蒸馏液监测浓缩液监测以及除硼七部分组成，系统流程原理如图1所示，图2、图3、图4为tep系统流程。1 前置贮存箱（tep 001 ba及008 ba）前置贮存箱的容积为80m3，正常运行时，每个暂存箱接收对应机组一回路排出的可复用的冷却剂。箱内采用氢气覆盖，其压力在0.120.32mpa间变化，以防止空气进入。为减少废气量，箱内氮气量保持恒定，不进行换气。每台暂存箱配置一台供料泵（tep 001 po或002 po），供料泵还兼作循环泵以尽量减少沉淀物在箱底部沉积。必要时，每台供料泵可以从另一个暂存箱吸水，水泵的额定流量为27.2m3/h。箱体设有压力测量和压力保护，压力整定值（abs）如下：p1：0.11mpa ,低低压力信号引起供料泵停运且两个控制室报警；p2：0.12mpa ,低压力信号（相应于低水位）开启氮气供应阀注入氮气并向两个控制室报警；p3：0.32mpa ,高压力信号向两个控制室报警，操作员将过剩氮气排到teg含氢废气处理系统；p4：0.33mpa ,高高压力信号向两个控制室报警，在没有n5信号时自动向teg含氢废气处理系统排气；p5：0.34mpa ,安全阀241vy开启，将箱内气体排至dvn烟囱；箱体设有水位测量，其整定值如下（压力为绝对值）：n1：相当于5m3，最低水位信号引起供料泵停运和两个控制室报警，此时箱内压力0.12mpa。n2：相当于10m3，水位信号引起脱气器停运，此时箱内压力0.13mpa。n3：相当于20m3，水位信号引起供科泵和脱气器启动，此时箱内压力0.15mpa。n4：相当于52m3，水位信号引起两个控制室报警，此时箱内压力0.32mpa。n5：相当于75m3，为最大可用容积，n5信号出现时开启液体安全阀并关闭气体安全阀，将箱内液体排到贮存箱房间的地坑。正常运行期间，用于覆盖的氮气数量是常量。液体体积在1028m3之间变化，从20m3到28m3体积增量是除气塔从启动到达生产状态期间产生的。2 净化段净化段由过滤器，除盐装置和除气器组成。工艺流程如图2所示。（1） 过滤器过滤器为细网眼机械过滤器，除盐床进料过滤器（tep 001及002 fi）用于去除排出液中直径大于5m杂质进入除气塔。过滤器的滤芯可由远距离操作进行更换，流体通过过滤器的流速为1 cm/s，使过滤器效率达到98%，每台过滤器允许的最大压降为2.5bar，以保证最大的过滤效率，并防止流量或压力迅速变化时引起积累在滤芯上的固体突然释放。(2)(3)(4)sadvntep131vptep001vptep003vptep247vy001mn001st003 sn005sn003sp mn001mpn005sp mn001fi预过滤器003fi树脂过滤器001de阳床混床001ba 80m3图2 贮存、过滤和除盐单元流程示意图003derenrperazrcvrperpeteprenrentep008ba(5) 除盐装置除盐装置的作用是使排出液中离子状态的裂变产物和腐蚀产物与树脂中的离子进行交换，从而达到降低放射性的目的。其离子交换的化学反应式为：r-a+br-b+a式中，r为不溶性树脂本体（高分子化合物），a为交换基因中起交换作用的离子，b为溶液中被交换的离子。衡量一个离子交换树脂床的功效常用去污因子表示。去污因子是树脂床进出口液体中特定核素的浓度或放射性强度之比。由于排出液中含有的阳离子杂质多于阳离子杂质（不包括硼酸），所以排出液首先通过阳离子交换树脂（简称阳床），而后再通过装有阳离子和阴离子交换树脂的混合床（简称混床）。阳床（tep 001 de或002 de）装有强酸性阳离子交换树脂（h+型磺酸树脂），有较强的去除阳离子杂质的能力，并对铯具有高选择性和较好的拦截的作用。混床（tep 003 de或004 de）按一定比例装入h+型磺酸树脂和强碱性阳离子树脂（四元铵），具有较彻底去除弱碱性阳离子（如碲和钼）的能力。(6) 除气装置除气装置用以去除溶解在排出液中的氢，裂变气体及其它气体，能使除气器入口放射性为11013bq/m3（约250 ci/m3）的气体的除气因子达到106，除气塔用热力除气法，见图3流程：进料经再生式热交换器（tep 001 ex）加热至7095后进入除气器（tep 001 de）。为了增加气体的扩散面积，进料从除气器上部喷入，在下部由辅助蒸汽分配系统（sva）的蒸汽加热，使料液处于饱合状态，正常加热蒸汽流量小于2.5t/h，由除气器顶部压力控制。不凝结气体（氢、氮、氪、氙）和蒸汽从顶部进入排气冷凝器（tep 001 cs）中，冷凝器由rri水冷却，维持 1.35bar（绝压）。凝结水靠重力流回除气器，而不凝结气体定期排往teg含氢废气处理系统。除气后的液体由泵tep 003 po以27.2 m3/h的流量，经再生式热交换器（tep 001 ex）冷却至5075，再经tep 001 rf降温至50以下，送至中间贮存箱。在启动加热阶段，或去污因子不满足时，可以进行再循环。除气器也可用以在反应堆开盖前进行一回路冷却剂的除气，然后再返回rcv 002 ba。3 中间贮存箱本系统共有3个中间贮存箱（tep 002，003，004 ba）为两个系列共用，每个容积350m3为一回路提供了只够的容量。每个箱的顶部向teg含氧废气处理系统连续排气。泵tep 007 po，其额定流量为100m3/h。水泵的作用是在取样前将箱内液体进行循环使之混合均匀；将一个箱内液体转送至另一个，将rea系统除盐水贮存箱（rea 001，002 ba）内的水排至中间贮存箱；当蒸发装置不能使用时或贮存箱内的水含量过高时，可将中间贮存箱内的液体送往teu系统的工艺排水箱。rpetep029vptep033vp001dz003po中间储存罐凝结水疏水再循环管线001rf001ex排气再生换热器svasva001cs排气冷凝器sva365vvtep035vprrirriteptep027vp图3 脱气单元009ba4 蒸发装置蒸发装置的作用是将可复用的一回路排水分离成硼含量低于5ppm，氧含量低于0.1ppm的蒸溜水和7000 ppm的浓硼酸溶液，分别送往蒸馏液和浓缩液监测槽。流程见图4。蒸发装置由两个相同的系列组成，料液由供料泵tep 005 po通过再生式的热交换器（tep 003 ex）升温后送至蒸发器，蒸发器的加热器（001 re）采用列管式，壳程道入sva蒸汽。蒸汽冷凝水收集在冷凝水平衡槽（013 ba）中，经冷凝水冷却器（tep 007 rf）冷却后送回sva系统。在加热器tep 001 re里，蒸发反应堆冷却剂产生的水蒸汽经过蒸发器tep 001 ev进行初步的汽液分离，水蒸汽从蒸发器顶部排出进入旋风分离器tep 003 ze后，进一步分离水蒸汽中的含硼液滴，在旋风分离器后设置一台泡罩塔（tep 001 ze），水蒸汽与逆流而下的水接触，有效地将气相中夹带的含硼酸的雾沫洗滴下来。水蒸汽进入冷凝汽tep 003 cs进行冷凝，冷凝成的蒸溜液经冷却器tep 003 rf冷却后，注入蒸馏液监测槽tep 005，006 ba中，不凝结气体从冷凝器（tep 003 cs）顶部排至teg含氧废气排放部分；浓缩液经冷却剂（005 rf）冷却后，自流入tep 007，016 ba即浓缩液监测槽中。所有的冷却水由rri系统提供。5 蒸溜液监测箱两个容积为70m3的相同的蒸馏液监测箱（tep 005，006 ba）接收经蒸发器分离的蒸馏液。每一个箱的浮动顶盖由sed系统的除盐水作润湿剂的弹性膜确保其密封性。每个监测槽配备一台水泵（tep 012，013 po），额定流量为27.2m3/h，水泵的作用是：在取样前将箱内液体混合均匀；将液体从一个箱转送到另外一个箱；将液体送至rea除盐水贮存箱；当硼浓度高于5 ppm时通过除盐器（阴床）除硼后再送往rea系统，蒸馏液需再处理是时可返回中间贮存箱。6 浓缩液监测箱两个容积为5m3的相同的浓缩液监测槽（tep 007，016 ba），具有与蒸馏监测箱相同的密封顶盖，以防止空气混入箱内。一台输送泵（tep 014 po）其功能是：取样前混合浓缩液，并经过滤器005 fi过滤；输送浓缩液到rea系统作为补给硼酸用；输送浓缩液至teu化学疏水槽（005007 ba）再处理；输送浓缩液到中间贮槽，以便蒸发处理；将不能复用的浓缩液送到tes系统固化处理。7 除硼段设有三台除硼床（阴床tep 005de，006de，007de）。其中006 de用于蒸馏液的净化同时也可作为005，007de的备用；005de用于1 rcv系统除硼，007de用于2 rcv系统除硼。在必要时也可以互换使用。表1 硼回收系统参数sed tep 00rcp046vptep089vdtep953vbtep007ba tep016basvarpe 00rcp046vpsva 00rcp046vprazazva 00rcp046vprpe 00rcp046vpsva 00rcp046vpsva 00rcp046vp001ev005rf001re013ba 007rf凝结水浓缩液001ze003ze泡罩塔汽水分离器003cs含氧排气蒸馏液储罐003rf 003ex图4 蒸发装置02/03/04ba回流管线tegteptep