CN208103985U - 一种核电站的催化除氧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种核电站的催化除氧系统，包括通过管道依次连接的除盐水箱、管道混合器、催化除氧树脂罐、混合树脂罐、树脂捕捉器、达标出水口，在所述管道混合器上还连接氢气源或联氨加药罐，所述催化除氧树脂罐、所述混合树脂罐、所述树脂捕捉器与脱气罐通过管道连接。催化树脂罐可以催化系统中的氧气和氢气或者联氨反应，混合树脂罐能够吸附系统中产生的有机杂质等异物，而且可以有效阻拦催化树脂脱落的钯进入到后续系统，调节系统出水的PH。

Description

一种核电站的催化除氧系统

技术领域

本实用新型涉及核电站除氧，尤其涉及一种核电站的催化除氧系统。

背景技术

氧腐蚀是影响核电厂安全运行和使用寿命的重要因素之一，导致氧腐蚀的最重要因素是水中的溶解氧含量。AP1000采用的一回路高压加氢除氧技术是国内外压水堆首次使用，对补给及储存水采用的催化除氧技术(低压加氢)为国内电厂首次釆用。

AP1000核电站补给与储存水除氧采用低压加氢催化除氧的原理，催化剂采用吸附在树脂上的钯金属。常温下，向含有溶解氧的水中通人氢气，在催化剂的作用下，与水中的溶解氧发生氧化还原反应，反应产物是水，反应过程如下：

2H₂+O₂-Pb-→2H₂O

根据分子轨道理论，氢气与氧气在常温下不能自发进行反应，原因是二者电子云轨道对称性不匹配，在金属催化剂表面吸附后，受金属最外层d轨道的作用，氢电子云发生变形，从而变得可以与氧气在低温下进行反应。钯是常温下氢与氧反应的最佳催化剂，常以覆盖在某种载体上的形式出现，常用的载体有离子交换树脂、活性炭等。

20世纪60年代德国Bayer公司研制出钯型催化树脂，提出了催化树脂加氢除氧方法，并被美国首先应用在核电站的水处理中。催化树脂又称为触媒型除氧树脂，是以有坚实骨架结构的树脂为母体，将催化金属粒子牢固的吸附在其表面，最后进行催化活性的活化处理。在含有溶解氧和氢气的水经过催化树脂时，借助于强喊性阴离子交换树脂所提供的巨大的表面积，催化剂钯实现对氢气很强的吸附能力，保证了催化剂的理想分布和充分接触，同时也能吸附氧气，催化活性很髙，除氧效果良好。

目前三门核电和海阳核电所采取的系统存在问题如下：该系统中循环水箱处于室外并且系统补水也不是一直进行的，所以在该系统不需要补水时该系统需要不断的大循环。这样系统温度在夏天运行的时候就会很容易超过40℃，但是 K7333树脂的推荐使用温度是40℃以下。当系统温度超过40℃时，树脂的结构会发生破坏最终导致树脂上面的化学健断裂和树脂基材聚乙烯的破坏，掉落的有机物分子以及破碎的聚乙烯会随着水系统进入到核岛系统。这样会导致系统出水的有机物含量上升以及PH值变化，这也都会对核岛系统的安全运行造成不可估量的危害。

发明内容

本实用新型为了解决现有的催化除氧系统在高温运行环境中，系统出水PH 变化和有机物含量超标的问题，提供一种核电站的催化除氧系统。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下所述：

一种核电站的催化除氧系统，包括通过管道依次连接的除盐水箱、管道混合器、催化除氧树脂罐、混合树脂罐、树脂捕捉器、达标出水口，在所述管道混合器上还连接氢气源或联氨加药罐，所述催化除氧树脂罐、所述混合树脂罐、所述树脂捕捉器与脱气罐通过管道连接。

优选地，所述混合树脂罐包括壳体，所述壳体上依次设置装填树脂孔，观察孔和排树脂孔；所述壳体内部上下分别布水水帽，在两层布水水帽之间设置树脂，排气孔设置在所述壳体底部。

优选地，所述除盐水箱和所述管道混合器之间的管道上设置系统循环水泵，在所述除盐水箱和所述系统循环水泵之间设置水中溶氧检测仪。

优选地，在所述树脂捕捉器和所述达标出水口之间设置水中溶氧检测仪。

优选地，在依次连接的除盐水箱、管道混合器、催化除氧树脂罐、混合树脂罐、树脂捕捉器、达标出水口的管道上设置液体电控阀门。

优选地，所述催化除氧树脂罐、所述混合树脂罐、所述树脂捕捉器与所述脱气罐连接的管道上设置气体电控阀门。

优选地，所述脱气罐还连接抽真空泵。

优选地，还包括PLC电控系统，所述PLC电控系统用于控制加氢量、加联氨量和/或达标出水口的出水质量。

优选地，所述PLC电控系统还包括报警装置。

优选地，所述报警装置是显示器报警装置或声光报警装置。本实用新型的有益效果为：提供一种核电站的催化除氧系统，包括混合树脂罐能够吸附系统中产生的有机杂质等异物，而且有效阻拦催化树脂脱落的钯进入到后续系统，调节系统出水的PH。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中核电站的催化除氧系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1中混合树脂罐的结构示意图。

图3是本实用新型实施例1中PLC电控系统的控制柜的正视图。

图4是本实用新型实施例1中PLC电控系统的控制柜的俯视图。

图5是本实用新型实施例1中PLC电控系统的控制柜的侧视图。

其中，1-除盐水箱，2-氢气源或联氨加药罐，3-管道混合器，4-催化除氧树脂罐，5-混合树脂罐，6-树脂捕捉器，7-脱气罐，8-PLC电控系统，9-达标出水口，100-水中溶氧检测仪，101-系统循环水泵，102-水中溶氧检测仪，103-抽真空泵，200、202、204、206、208、209-液体电控阀门，201、203、205、207-气体电控阀门，501-壳体，502-观察孔，503-装填树脂孔，504-排树脂孔，505-布水水帽，506-树脂，507-排气孔，10-触控显示器，11-手动/自动按钮，12-系统停止/启动按钮，13-系统调试按钮，14-系统声光报警器，15-控制柜吊装环，16-排气窗，17-走线孔。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本实用新型进行详细的介绍，以使更好的理解本实用新型，但下述实施例并不限制本实用新型范围。另外，需要说明的是，下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构思，附图中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例1

如图1所示，本实用新型的核电站的催化除氧系统，包括通过管道依次连接的除盐水箱1、管道混合器3、催化除氧树脂罐4、混合树脂罐5、树脂捕捉器6、达标出水口9，在管道混合器3上还连接氢气源或联氨加药罐2，催化除氧树脂罐4、混合树脂罐5、树脂捕捉器6与脱气罐7通过管道连接。在依次连接的除盐水箱1、管道混合器3、催化除氧树脂罐4、混合树脂罐5、树脂捕捉器6、达标出水口9的管道上依次设置液体电控阀门200、202、204、206、208、209；催化除氧树脂罐4、混合树脂罐5、树脂捕捉器6与脱气罐7连接的管道上依次设置气体电控阀门201、203、205、207；脱气罐7还连接抽真空泵103。

在本实用新型的变通实施例中，催化除氧系统管道的材料优先选用316L不锈钢，气体电控阀门201优先选用防爆电控阀。

如图2所示，混合树脂罐5包括壳体501，观察孔502，装填树脂孔503，排树脂孔504，以及布水水帽505，树脂506，排气孔507。混合树脂罐5包括壳体501，壳体上依次设置装填树脂孔503，观察孔502，排树脂孔504；所述壳体 501内部上下分别布水水帽505，在两层布水水帽505之间设置树脂506。观察孔502用于观察装填树脂506的位置，以及运行时树脂506的状态，再生时树脂 506的状态以及树脂506失效、变色的问题。布水水帽505用于防止水流对树脂 506的冲击以及防止破碎的数值随水流出；排气孔507设置在壳体的底部。

在本实用新型的变型实施例中，除盐水箱1和管道混合器3之间的管道上设置系统循环水泵101，在除盐水箱1和系统循环水泵101之间设置水中溶氧检测仪100，用于检测水中的溶氧量，然后确定氢气源或联氨加药罐2加入系统中的氢气量或联氨量；在树脂捕捉器6和达标出水口9之间设置水中溶氧检测仪102，用于检测达标出水口9的溶氧量检测，如果不合格则会关闭出水口阀。

在本实用新型的又一个变型实施例中，还包括PLC电控系统8，PLC电控系统8用于控制加氢量和/或达标出水口的出水质量。

如图3-5所示，PLC电控系统8包括控制柜，在控制柜的主体上设置触控显示器10，在触控显示器10的下方设置手动/自动按钮11，系统停止/启动按钮12，系统调试按钮13；在控制柜的主体顶壁上设置系统声光报警器14，控制柜吊装环15；在控制柜的侧壁上设置排气窗16和走线孔17。

优选的，PLC电控系统8可以分别和水中溶氧检测仪100、气体电控阀门201、水中溶氧检测仪102和液体电控阀门209连接，PLC电控系统8可以获取水中溶氧检测仪100的检测数据，然后控制气体电控阀门201的开关控制氢气源或联氨加药罐2的加入氢气或联氨的量；同时，PLC电控系统8可以获取水中溶氧检测仪102的检测数据，如果检测数据合格，则不采取任何操作，如果检测数据不合格，则会关闭达标出水口9并开启液体电控阀门209将水重新打入除盐水箱1。更进一步的，PLC电控系统8检测到一定时间内水中溶氧检测仪102的检测数据均不合格，比如设置3小时内，则会启动报警装置报警，报警装置可以是显示器报警装置或声光报警装置，提示系统维护人员去排查相应的机械设备是否正常和检测相应的树脂是否失效。

实施例2

如图1所示，本实用新型的核电站的催化除氧系统使用时，自来水通过除盐水箱1流出通过水中溶氧检测仪100，然后通过系统循环水泵101打入管道混合器3，根据水中溶氧检测仪100的检测数据确定氢气源或联氨加药罐2通入管道混合器3中氢气或联氨的量，然后水和氢气或联氨在管道混合器3充分混合，混合之后进入到催化除氧树脂罐4，在催化除氧树脂罐4中氢气和水会发生催化反应，多余的氢气或联氨会通过脱气罐7排出去，然后催化反应后的水会到达混合树脂罐5。如果催化除氧树脂罐4的工作温度在40℃以下则不会产生有机物，如果高于40℃则会产生有机物，则需要在混合树脂罐5中吸附有机物。催化除氧树脂罐4中装有贵金属吸附树脂，而混合树脂罐5中装有的是普通树脂，为了经济效益以及使用方便，分成两个单元来设置，如果设置成一个单元，则罐体的体积会比较大，而且两种树脂不会同时失效，所以更换树脂不方便。催化除氧树脂罐4中的树脂随着使用时间增长会老化，贵金属也会脱落，以及其他原因导致的 PH变化都可以在混合树脂罐5中调整。混合树脂罐5处理之后的水进入树脂捕捉器6，用于捕捉破碎的树脂。树脂捕捉器6处理之后的水还需要通过水中溶氧检测仪102检测，达标之后才会通过达标出水口9流出。如果不合格则会进入催化除氧系统中再次循环，如果多次循环都不达标，则会检测系统。

实施例3

在本实用新型的变通实施例中，本实用新型的核电站的催化除氧系统中使用联氨加药罐向系统内加联氨时，只需要把氢气源加入氢气的管道改成加联氨的管道，把控制氢气浓度的阀门改成控制联氨加药量的阀门即可，其他控制系统完全不变。具体反应公式如下：

普通条件下联氨与氧的反应是一个复杂的过程，它受水的pH值、水温、催化剂等的影响很大。只要在较高温度和PH的情况下才能发生与氧气的反应，并且除氧效果也不易控制，系统内的氧含量不能长时间稳定在一个较低的浓度上。

在用催化除氧树脂的情况下，常温即可反应也不需要其他条件的配合控制要求低。最主要是除氧效率高，除氧效果良好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电站的催化除氧系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的除盐水箱、管道混合器、催化除氧树脂罐、混合树脂罐、树脂捕捉器、达标出水口，在所述管道混合器上还连接氢气源或联氨加药罐，所述催化除氧树脂罐、所述混合树脂罐、所述树脂捕捉器与脱气罐通过管道连接。

2.如权利要求1所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，所述混合树脂罐包括壳体，所述壳体上依次设置装填树脂孔，观察孔和排树脂孔；所述壳体内部上下分别布水水帽，在两层布水水帽之间设置树脂；排气孔设置在所述壳体底部。

3.如权利要求1所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，所述除盐水箱和所述管道混合器之间的管道上设置系统循环水泵，在所述除盐水箱和所述系统循环水泵之间设置水中溶氧检测仪。

4.如权利要求1所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，在所述树脂捕捉器和所述达标出水口之间设置水中溶氧检测仪。

5.如权利要求1所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，在依次连接的除盐水箱、管道混合器、催化除氧树脂罐、混合树脂罐、树脂捕捉器、达标出水口的管道上设置液体电控阀门。

6.如权利要求1所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，所述催化除氧树脂罐、所述混合树脂罐、所述树脂捕捉器与所述脱气罐连接的管道上设置气体电控阀门。

7.如权利要求1所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，所述脱气罐还连接抽真空泵。

8.如权利要求1所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，还包括PLC电控系统，所述PLC电控系统用于控制加氢量、加联氨量和/或达标出水口的出水质量。

9.如权利要求8所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，所述PLC电控系统还包括报警装置。

10.如权利要求9所述的核电站的催化除氧系统，其特征在于，所述报警装置是显示器报警装置或声光报警装置。