CN114920315B - 除氧装置、除氧***及其水处理方法 - Google Patents

除氧装置、除氧***及其水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种除氧装置、除氧***及其水处理方法，除氧装置包括第一除氧模块和第二除氧模块，第一除氧模块包含多组除氧膜，多组除氧膜通过管线串联；第二除氧模块包含至少一组除氧膜，第一除氧模块和第二除氧模块之间通过设有隔离阀门的管线连接。本发明一方面利用膜除氧装置替代工艺复杂的蒸汽热力除氧装置，剔除高能耗落后产能，另一方面，消除高故障率中间环节，节约核电厂高额除氧成本。

Description

除氧装置、除氧***及其水处理方法
技术领域
本发明属于核电厂水化学处理技术，尤其涉及一种除氧装置、除氧***以及应用该除氧***的水处理方法。
背景技术
辅助给水***是正常给水***的备用，在丧失主给水***时，向蒸汽发生器二次侧提供给水。辅助给水池优先使用凝结水抽取***的凝结水泵进行充水或补水。如果热停堆时间超过8小时，辅助给水池的正常贮水量不能满足要求，需要该***的阀门关闭，切换到投入热力除氧器。
反应堆硼和水补给***补给水箱首次充水为使用辅助给水***热力除氧器处理后的核岛除盐水，电站运行时来自硼回收***的除盐除氧水补充进来。
热力除氧器管系设计复杂、需要辅助蒸汽、需要多重电源支持、运行工况复杂。需要投运时，除氧器在空气覆盖下充水到正常水位，让蒸汽进入管束使水升温。当除氧器顶部压力到达0.12MPa时，流量控制器驱动蒸汽入口调节阀门全开。那时水温达到它的额定温度105℃，但仍没有完全除氧，于是水必须进行5次左右的再循环达到除氧效果，此时才能提供合格除盐除氧水；此外，在除氧器内还需要有一股蒸汽流来稀释和扫除不凝结物料。结束生产后需要将管束的蒸汽侧处于氮气覆盖之下，以保证长期停运时有最佳的保养条件。由于使用蒸汽除氧，除氧水温度较高，排至水箱前需要设置再生热交换器进行冷却。热力除氧装置处于备用状态时充满pH7的水以满足反应堆硼和水补给***的要求，当电站停闭时或再启动前，要求除氧器用pH9的水运行，以满足辅助给水***的要求。用pH9的水代替pH7的水时不需要排水和冲洗，在恢复pH7的给水时为了防止反应堆硼和水补给***的贮水受到污染，除氧器需要仔细地排水和冲洗。
反应堆硼和水补给***补给水箱在业主的运行反馈中，补给水箱的浮顶设计存在诸多问题，例如易侧翻、橡胶老化、密封效果差、易复氧、检修难度大和周期长等。补给水箱内除盐除氧水复氧后一般采取直接排放的方式，而除盐除氧水成本较高，造成了较多的浪费；热力除氧器位于常规岛汽轮机厂房内，辅助给水池、反应堆硼和水补给水箱位于核岛内，管线走向较远。
发明内容
本发明的目的是为解决传统核电厂除氧过程中工艺复杂、密封效果差、易复氧、检修难度大和除氧周期长的问题，提供一种除氧装置、应用该除氧装置的除氧***及其水处理方法。
本发明的技术方案如下：一种除氧装置，包括第一除氧模块和第二除氧模块，所述第一除氧模块包含多组除氧膜，所述多组除氧膜通过管线串联，所述第二除氧模块包含至少一组除氧膜，所述第一除氧模块和第二除氧模块之间通过设有隔离阀门的管线连接。
进一步，如上所述的除氧装置，其中，所述第一除氧模块和第二除氧模块均布置在核岛厂房内。
进一步，如上所述的除氧装置，其中，所述第一除氧模块包含至少三组除氧膜。
一种采用上述除氧装置的除氧***，包括硼水除氧单元和辅助给水除氧单元，其中，所述硼水除氧单元包含所述第一除氧模块，所述辅助给水除氧单元包含所述第二除氧模块，所述硼水除氧单元和辅助给水除氧单元之间通过至少两条管线连接。
进一步，如上所述的除氧***，其中，所述硼水除氧单元包含核岛除盐水分配***、设有隔离阀的第一管线和第二管线，所述核岛除盐水分配***通过所述第一管线与所述第一除氧模块的入口连接，第一除氧模块的出口通过所述第二管线与用户连接。
进一步，如上所述的除氧***，其中，所述辅助给水除氧单元包含常规岛除盐水分配***、辅助给水池、设有隔离阀的第三管线和第四管线，所述常规岛除盐水分配***通过所述第三管线与第二除氧模块的入口连接，第二除氧模块的出口通过所述第四管线与所述辅助给水池的入口连接。
更进一步，所述第一管线与所述第三管线之间通过管线连接，所述第二管线与所述第四管线之间通过管线连接，在用于连接的管线上分别设置隔离阀和单向止回阀。
进一步，如上所述的除氧***，其中，所述硼水除氧单元还包含硼水补给水箱，所述硼水补给水箱设置在所述第二管线上。
更进一步，所述硼水补给水箱的出口与所述第一管线连接，所述辅助给水池的出口与所述第三管线连接。
当上述除氧***中不含有硼水补给水箱，采用上述除氧***的水处理方法包括：
当硼水补给***需要向用户提供除盐除氧水时，使用所述除氧装置中的第一除氧模块处理来自核岛的除盐水；
当辅助给水池的水量不足时，使用所述除氧装置中的第二除氧模块处理来自常规岛的除盐水；
当辅助给水池的水质含氧量超标时，使用所述除氧装置中的第二除氧模块来处理辅助给水池的水。
更进一步，使用所述除氧装置中的第一除氧模块处理来自核岛的除盐水进一步包括：关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第一管线和第二管线上设置的隔离阀；
使用所述除氧装置中的第二除氧模块处理来自常规岛的除盐水进一步包括：关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第三管线和第四管线上设置的隔离阀；
使用所述除氧装置中的第二除氧模块来处理辅助给水池的水进一步包括：关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第三管线和第四管线上设置的隔离阀。
当上述除氧***中含有硼水补给水箱，采用上述除氧***的水处理方法包括：
当硼水补给***需要用水、硼水补给水箱的水质含氧量超标或者硼水补给水箱的水量不足时，使用所述除氧装置中的第一除氧模块处理来自核岛的除盐水或者来自硼水补给水箱的水；
当辅助给水池的水量不足或者辅助给水池的水质含氧量超标时，使用所述除氧装置中的第二除氧模块处理来自常规岛的除盐水或辅助给水池的水。
更进一步，使用所述除氧装置中的第一除氧模块处理来自核岛的除盐水或者来自硼水补给水箱的水进一步包括：关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第一管线和第二管线上设置的隔离阀；
使用所述除氧装置中的第二除氧模块处理来自常规岛的除盐水或辅助给水池的水进一步包括：关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第三管线和第四管线上设置的隔离阀。
当出现需要向辅助给水池补充的水流量超过60T/h的情况时，同时使用所述除氧装置中的第一除氧模块和第二除氧模块进行除氧。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种除氧装置、除氧***以及应用该除氧***的水处理方法，一方面利用膜除氧装置替代工艺复杂的蒸汽热力除氧装置，剔除高能耗落后产能；减少了热力除氧器的繁杂除氧操作；将不同pH值的除盐水分开处理，不再需要交叉使用后反复冲洗；装置不用时不再需要注氮保护。另一方面，如果取消硼水补给水箱或者取消硼水补给水箱的橡胶浮顶，可以消除高故障率中间环节。
此外，在传统核电厂中，热力除氧器布置在常规岛，两个用户在核岛，从核岛除盐水***的除盐水需要输送到常规岛处理后再输送到核岛，路途较远，故障率高。本发明将除氧装置布置在核岛，即便是辅助给水从常规岛输送到核岛时发生故障，一则辅助给水除氧的工况比较少，二则即便丧失后可用消防水作为应急水源，故将除氧装置由常规岛改为布置在核岛提高了可靠性。
本发明相应减少了硬件投资和运营费用。核电厂运营过程中的经济性提升主要体现在无复氧除盐水排放和能耗节省。根据运行反馈，按照除盐除氧水18元/吨，电费1元/kWh，蒸汽费用280元/吨初步估算，采用本发明的装置及方法，每台机组每个换料周期的运营费用将节省约12万元，寿期内总计720万元。
附图说明
图1为本发明实施例的一种除氧装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的第一种除氧***的结构示意图；
图3为本发明实施例的第二种除氧***的结构示意图。
图中，1：除氧装置；
100：第一除氧模块；
101：第二除氧模块；
1A、1B、1C、1D:除氧膜；
LP:就地压力表；
MD:在线流量计；
RBM:反应堆硼和水补给***；
WCD：常规岛除盐水分配***；
WND：核岛除盐水分配***；
泵A和泵B：循环泵；
221、222、331、332、141、151、261、262、263、371和421、422、531、532、241、251、571：隔离阀；
142、152、372、242、252、572：单向止回阀；
264和464：调节阀；
S21、S41:第一管线；
S22、S42:第二管线；
S31、S51:第三管线；
S32、S52；第四管线；
S23:第五管线；
S33:第六管线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
本实施例提供了一种保持核电厂水箱溶解氧含量的除氧装置，除氧过程的大多数时间，来自核岛的除盐水通过除氧装置后为硼水补给***提供除盐除氧水；还可以通过处理来自常规岛的除盐水为核岛的辅助给水池补水。
本实施例公开的一种除氧装置1的结构如图1所示，除氧装置1如图1中虚线框所示，包含第一除氧模块和第二除氧模块，第一除氧模块包含三组除氧膜，分别为1A、1B和1C，所述三组除氧膜通过管线串联；第二除氧模块包含一组除氧膜1D。
在本公开实施例中，除氧装置的第一除氧模块的除氧膜1A、1B和1C通过管线串联，除氧膜1C的入口通过管线接入来自核岛的除盐水，随后除盐水依次在除氧膜1C、1B和1A中进行除氧，并通过连接除氧膜1A的出口管线进入反应堆硼水补给***的用户或反应堆硼水补给水箱。除氧装置的第二除氧模块中的除氧膜1D的入口通过管线接入来自常规岛的除盐水，除氧水在除氧膜1D中进行除氧，并通过连接除氧膜1D的出口管线进入辅助给水池。所述第一除氧模块和第二除氧模块均布置在核岛厂房内。第一除氧模块的可处理流量为45t/h，处理后氧含量低于100ppb，可达到20ppb。第二除氧模块的可处理流量为15t/h，处理后氧含量低于100ppb，可达到20ppb。第一除氧模块和第二除氧模块分开用于分别处理不同pH值的水，不混用，可以减少维护和更换。
在本公开实施例中，氮气吹扫和抽真空管路分别与除氧膜1A、1B、1C、1D的入口和出口连接，促进除氧或用于对除氧膜进行清洗。
在本公开实施例中，将不同pH值的除盐水分开处理，不再需要交叉使用后反复冲洗；装置不用时不再需要注氮保护。另一方面，可以取消硼水补给水箱或者取消硼水补给水箱的橡胶浮顶，消除高故障率中间环节。经过本实施例的除氧装置1对来自核岛的除氧水和来自常规岛的除盐水进行除氧后，能够控制水的氧含量低于100ppb。采用膜除氧器及配套循环泵替代现有技术中的热力除氧器及配套蒸汽供应设施，可至少节省工程造价160万元。
实施例二
本实施例公开了一种除氧***，如图2所示，包含实施例1中的除氧装置1，硼水除氧单元2和辅助给水除氧单元3(如图2虚线框所示)，硼水除氧单元2包含核岛除盐水分配***WND，第一管线S21，第二管线S22和硼水补给水箱。在本公开实施例中，硼水补给水箱包含反应堆硼和水补给***(RBM)补给水箱。其中，核岛除盐水分配***WND通过第一管线S21与除氧装置1中的第一除氧模块100的入口连接，第一除氧模块100的出口通过第二管线S22与用户连接。RBM补给水箱设置在第二管线S22上。
在本公开实施例中，辅助给水除氧单元3包含常规岛除盐水分配***WCD，辅助给水池，第三管线S31和第四管线S32。常规岛除盐水分配***WCD通过第三管线S31与除氧装置1中的第二除氧模块101的入口连接，除氧装置1中的第二除氧模块101的出口通过第四管线S32与辅助给水池的入口连接。
在本公开实施例中，第一管线S21与所述第三管线S31之间通过管线连接，所述管线上设置隔离阀141和单向止回阀142；第三管线S22与第四管线S32之间通过管线连接，管线上设置隔离阀151和单向止回阀152。第一管线S21、第二管线S22、第三管线S31和第四管线S32上分别设置隔离阀221、222、331、332。
在本公开实施例中，辅助给水除氧单元3还包含第六管线S33，硼水除氧单元2还包含第五管线S23。RBM补给水箱的出口通过第五管线S23与第一管线S21连接，辅助给水池的出口通过第六管线S33与所述第三管线S31连接。管线S23和管线S33上分别设置循环泵B和循环泵A。
在本公开实施例中，管线S22包含两个分支管线，两个分支管线上分别设置RBM硼酸泵和RBM补水泵。
本公开实施例还公开了一种应用上述除氧***的水处理方法，存在以下几种运行工况：
工况1，硼水补给水箱初次充水：
电站启动，给硼水补给水箱初次充水时，隔离阀门141和151，除氧装置1隔离第二除氧模块101，开启隔离阀221和222，使用核岛除盐水泵将核岛除盐水输送到除氧装置1，经过第一除氧模块100除氧，将除盐除氧水输送至RBM补给水箱。然后根据水箱里氧含量开启循环泵B及其管线上的阀门161，控制氧含量低于目标值。
工况2，硼水补给水箱备用补水：
电站运行过程中，硼回收***故障等原因造成硼水补给水箱水量不足时，给硼水补给水箱备用补水。隔离阀门141和151，除氧装置1隔离第二除氧模块101，开启隔离阀221和222，使用核岛除盐水泵将核岛除盐水输送到除氧装置1，经过第一除氧模块100除氧，将除盐除氧水输送至RBM补给水箱。然后根据水箱里氧含量开启循环泵B及其管线上的阀门，控制氧含量低于目标值。
工况3，硼水补给水箱水质氧含量超标：
电站运行时，根据一回路或主泵密封等用户需求，使用硼水补给泵从水箱输水，与硼酸泵提供的硼酸混合后，经过调节阀控制，提供给目的用户。如果水质氧含量超标，开启循环泵B及其管线上的阀门，控制氧含量低于目标值。
工况4，辅助给水池补水：
辅助给水池初始充水和正常补水来自常规岛凝结水抽取***，如果电站停堆，辅助给水池水量不足时使用来自常规岛除盐水***的PH为9的除盐水，经过除氧装置1为辅助给水池补水。紧急时，可以直接使用未经除氧的常规岛除盐水或者消防水为辅助给水池补水。
除氧装置1隔离第一除氧模块100，隔离阀门141和151，开启隔离阀131和132，使用常规岛除盐水泵将常规岛除盐水输送到除氧装置，经过第二除氧模块除氧，将除盐除氧水输送至辅助给水池。
工况5，辅助给水池水质氧含量超标：
辅助给水池水体上部覆盖氮气，用于防止水质复氧。如果发生氧含量超标，开启循环泵A及其管线上的阀门，控制氧含量低于目标值。
工况6，辅助给水池紧急补水：
如果需要大流量向辅助给水池紧急补水，例如，补水流量超过60T/h，开启隔离阀141和151，131和132，同时将第一除氧模块100和第二除氧模块101投运；结束补水后，关闭上述所有阀门，将第一除氧模块100更换除氧膜。
本公开实施例中的除氧***以及应用该除氧***的水处理方法，采用膜除氧器及配套循环泵替代现有技术中的热力除氧器及配套蒸汽供应设施，可至少节省工程造价160万元。
实施例三
本公开实施例中的除氧***结构如图3所示。包含实施例1中的除氧装置1，硼水除氧单元4和辅助给水除氧单元5(如图3虚线框所示)。其中，辅助给水除氧单元5的结构与实施例二中的除氧***包含的辅助给水除氧单元3结构相同，在此不再赘述。硼水除氧单元4包含核岛除盐水分配***WND，第一管线S41和第二管线S42，但不含有硼水补给水箱。核岛除盐水分配***WND通过第一管线S41与除氧装置1中的第一除氧模块100的入口连接，第一除氧模块100的出口通过第二管线S42与用户连接。
第一管线S41、第二管线S42、第三管线S51和第四管线S52上分别设置隔离阀421、422、531、532。
本公开实施例还公开了一种应用上述除氧***的水处理方法，存在以下几种运行工况：
工况1，硼水补给***需要向用户提供除盐除氧水：
隔离阀门241和251，除氧装置1隔离第二除氧模块101，开启隔离阀421和422，使用核岛除盐水泵将核岛除盐水输送到除氧装置1，经过第一除氧模块100除氧，经过调节阀控制，提供给目的用户。
工况2，辅助给水池补水：
辅助给水池初始充水和正常补水来自常规岛凝结水抽取***，如果电站停堆，辅助给水池水量不足时使用来自常规岛除盐水***的PH为9的除盐水，经过除氧单元为辅助给水池补水。紧急时，可以直接使用未经除氧的常规岛除盐水或者消防水为辅助给水池补水。
除氧装置隔离第一除氧模块100，隔离阀门241和251，开启隔离阀531和532，使用常规岛除盐水泵将常规岛除盐水输送到除氧装置，经过第二除氧模块101除氧，将除盐除氧水输送至辅助给水池。
工况3，辅助给水池水质氧含量超标
辅助给水池水体上部覆盖氮气，用于防止水质复氧。如果发生氧含量超标，开启循环泵A及其管线上的阀门，控制氧含量低于目标值。
工况4，辅助给水池紧急补水
如果需要大流量向辅助给水池紧急补水，例如，补水流量超过60T/h，开启隔离阀241和251，531和532，同时投运第一除氧模块100和第二除氧模块101。结束补水后，关闭上述所有阀门，将第一除氧模块100更换除氧膜。
本公开实施例中的除氧***以及应用该除氧***的水处理方法，还在经济性上有很大提升。硬件投入节省1560万，运行费用节省720万。所节省的费用如下表所示。
Figure BDA0003661118810000121
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种除氧***，包括硼水除氧单元和辅助给水除氧单元，其特征在于，所述硼水除氧单元包含第一除氧模块，所述辅助给水除氧单元包含第二除氧模块，所述硼水除氧单元和辅助给水除氧单元之间通过至少两条管线连接；所述第一除氧模块和第二除氧模块均布置在核岛厂房内，所述第一除氧模块包含多组除氧膜，所述多组除氧膜通过管线串联，所述第二除氧模块包含至少一组除氧膜，所述第一除氧模块和第二除氧模块之间通过设有隔离阀门的管线连接；
所述硼水除氧单元包含核岛除盐水分配***、设有隔离阀的第一管线和第二管线，所述核岛除盐水分配***通过所述第一管线与所述第一除氧模块的入口连接，第一除氧模块的出口通过所述第二管线与用户连接；
所述辅助给水除氧单元包含常规岛除盐水分配***、辅助给水池、设有隔离阀的第三管线和第四管线，所述常规岛除盐水分配***通过所述第三管线与第二除氧模块的入口连接，第二除氧模块的出口通过所述第四管线与所述辅助给水池的入口连接；
所述第一管线与所述第三管线之间通过管线连接，所述第二管线与所述第四管线之间通过管线连接，在用于连接的管线上分别设置隔离阀和单向止回阀。
2.如权利要求1所述的除氧***，其特征在于，所述第一除氧模块包含至少三组除氧膜。
3.如权利要求1所述的除氧***，其特征在于，所述硼水除氧单元还包含硼水补给水箱，所述硼水补给水箱设置在所述第二管线上；所述硼水补给水箱的出口与所述第一管线连接，所述辅助给水池的出口与所述第三管线连接。
4.采用权利要求1或2所述除氧***的水处理方法，其特征在于，包括：
当硼水补给***需要向用户提供除盐除氧水时，使用所述除氧***中的第一除氧模块处理来自核岛的除盐水；关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第一管线和第二管线上设置的隔离阀；
当辅助给水池的水量不足时，使用所述除氧***中的第二除氧模块处理来自常规岛的除盐水；关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第三管线和第四管线上设置的隔离阀；
当辅助给水池的水质含氧量超标时，使用所述除氧***中的第二除氧模块来处理辅助给水池的水；关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第三管线和第四管线上设置的隔离阀。
5.采用权利要求3所述除氧***的水处理方法，其特征在于，包括：
当硼水补给***需要用水、硼水补给水箱的水质含氧量超标或者硼水补给水箱的水量不足时，使用所述除氧***中的第一除氧模块处理来自核岛的除盐水或者来自硼水补给水箱的水；关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第一管线和第二管线上设置的隔离阀；
当辅助给水池的水量不足或者辅助给水池的水质含氧量超标时，使用所述除氧***中的第二除氧模块处理来自常规岛的除盐水或辅助给水池的水；关闭设置在所述第一管线与第三管线的连接管线上的隔离阀，关闭设置在所述第二管线与所述第四管线的连接管线上的隔离阀，开启所述第三管线和第四管线上设置的隔离阀。
6.采用权利要求1-3中任意一项所述除氧***的水处理方法，其特征在于，当出现需要向辅助给水池补充的水流量超过60T/h的情况时，同时使用所述除氧***中的第一除氧模块和第二除氧模块进行除氧。
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