桃花江内陆核电站附近水域的水质指标评价.pdf

第3 3 卷 2 0 1 3 年1 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L l ．U R G l C A LE N G I N E E R I N G 、，0 1 ．3 3 J a n u a r y2 0 13 桃花江内陆核电站附近水域的水质指标评价① 曾娟，肖国光，余侃萍，邓景衡 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 10 0 1 2 摘要为了向桃花江内陆核电站循环冷却水系统的缓蚀阻垢提供技术参考，考察了桃花江核电站临近水域的水质条件，计 算了水质判断指数并开展了阻垢腐蚀实验研究，预测了不同循环冷却水浓缩倍率下的结垢及腐蚀趋势，结果表明，厂址附近 全年水质完全满足核电厂对取水原水的水质要求，浓缩倍率为1 ．O 时，产生轻微腐蚀，浓缩倍率增加，产生结垢。 关键词循环水；水质指标；评价；结垢；腐蚀 中图分类号X 7 0 3文献标识码A 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 3 Z I 0 0 7 8 - 0 4 E v a l u a t i o nt h eW a t e rQ u a l i t yI n d e xa b o u tt h eW a t e r sn e a rt h eT a o h u a l U v e rI n l a n dN u c l e a rP o w e rP l a n t Z E N GJ u a n ，X I A OG u o - g u a n g ，Y UK a n - p i n g ，D E N GJ i n g - h e n g C h a n g s h a R e s e a r c h I n s t i t u t e o f M i n i n g a n d M e t a l l u r g y C o L t d , C h a n g s h a 4 1 0 0 1 2 ，H u n a n , C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt op r o v i d ec i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e rs y s t e mo ft h ec o r r o s i o na n ds c a l i n gi n h i b i t o r st e c h n i c a lr e f e r e n c ef o rT a o h u a R i v e ri n l a n dn u c l e a rp o w e rp l a n t ．T h ew a t e rq u a l i t yw a si n v e s t i g a t e d ，t n ej u d g m e n to fw a t e rq u a l i t yi n d e xw a sc a l c u l a t e d ，a n dt h e s c a l i n ga n dc o r r o s i o ne x p e r i m e n tw a sd e v e l o p e d ，t h es c a l i n ga n dc o r r o s i o nt e n d e n c yf o rd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o nr a t eo fc i r c u l a t i n g c o o l i n gw a t e rw e r ep r e d i c t e da n dj u d g e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ew a t e rq u a l i t ym e e t st h en u c l e a rp o w e rs t a t i o n ’sr e q u i r e m e n t s ．W h e n t h ec o n c e n t r a t i o nr a t i oi s1 ．0 ，t h ew a t e rp r o d u c es l i g h tc o r r o s i o n ，a n dw i t ht h ei n c r e a s eo fc o n c e n t r a t i o nr a t i o ，t h ew a t e rp r o d u c ef o u l i n g ． K e yw o r d s c i r c u l a t i n gw a t e r ；w a t e rq u a l i t yi n d e x ；e v a l u a t i o n ；s c a l i n g ；c o r r o s i o n 内陆核电站是内陆工业企业中的耗水大户，其 用于循环冷却系统的水占核电站全部耗水量的 9 5 ％以上Ⅲ，减少循环水损耗的技术途径是提高循 环冷却水系统的浓缩倍率，但循环冷却水的不断浓 缩，容易使系统产生结垢与腐蚀。当系统产生结垢 或腐蚀时，会引起水冷设备换热效率下降、管线阻 力增大或管道系统腐蚀穿孔发生渗漏等【2 】，影响核 电站的核能利用效率和正常运行，因此，必须研究 内陆核电站厂址附近水域的水质指标情况。本文针 对桃花江核电站附近水质开展研究，考察其是否可 以满足核电厂对取水原水的水质要求及在循环冷 却水系统运行过程中可能出现的结垢或腐蚀倾向， 为桃花江内陆核电站循环冷却水系统的防腐及阻 垢提供技术参考。 l 桃花江核电站厂址1 0k m 范围内水 质指标 湖南桃花江核电厂厂址位于湖南省益阳市桃江 县某乡，资水右岸、下游，厂址所临资江段水域属 于Ⅲ类功能区域。水质指标监测取核电站取水口上 游5k m 、3k m ，下游2k m 、1 0k m 和取水口五个断 面，取全年监测指标最劣时段数据 枯水期 。水质指 标见表1 。 由表1 可知，资江桃花江核电站取水口段全年 最劣水质指标均满足地表水环境质量标准中的 I I 类水质标准【4 】，其中氨氮、铜、总铁、石油类等含 量均满足I 类水质标准，厂址附近全年水质较好。 同时，对比表1 中工业循环冷却水许用值I 引，厂址附 近全年水质均优于工业冷却水现行国标，因此，资 ①收疆日期2 0 1 2 ．1 2 ．1 0 基金项目国家环保公益项目 2 0 1 1 0 9 0 5 1 作者简介曾娟 1 9 8 4 - ，湖南益阳人，硕士，工程师，主要从事环境评价及废水治理研究。 万方数据 第3 3 卷 曾娟等桃花江内陆核电站附近水域的水质指标评价7 9 2 结垢腐蚀趋势分析 2 ．1 结垢机理 结垢的原因多种多样，可能是由于沉淀、结晶、 化学反应、腐蚀和微生物生长等形成的垢层，在实 际中很少是单一的一种结垢形式，而是一个复合的 和各种因素综合在一起形成的垢层【5 1 。冷却水的结垢 趋势是决定腐蚀速率的主要因素，而C 1 ．和S 0 4 2 - 的腐 蚀则成为次要因素，因为碳酸钙垢可以使金属表面 不直接与水中有害物质接触，抑制腐蚀电极的反应 过程。因此，在有碳酸钙膜析出的循环水系统中， 腐蚀不是主要问题。 2 ．2 水质判断指数 在冷却水系统运行过程中，参考水质监测数据， 计算水质判断指数，预判该水在循环冷却系统中对 管道的结垢和腐蚀倾向1 6 】。 1 L a n g l i e r 饱和指数。该指数是L a n g l i e r 根据水 中碳酸盐平衡理论提出的描述碳酸钙固体与含二氧 化碳溶液之间的平衡关系表达式，即用水样实测的 p H 值减去饱和p H 1 i l ] p H 。 值的差值来判断水的结垢 腐蚀倾向，即L S I 饱和指数 - - p H - p H s 。 判据①若L S I O ，即p H O ，碳酸钙处于过饱和状态， 水具有产生碳酸钙沉积的趋势③若三盯 0 ，水质 处于稳定状态，既不结垢，也无产生腐蚀的趋势。 2 1R y z n a r 指数。该指数是根据饱和指数的含义 并结合冷却水的实际运行资料提出的稳定指数，U I I R S I 2 p H s p H 。 判据①若脚 7 ．5 ～8 ．0 时。出现 腐蚀，R S I 越大，腐蚀越严重。 3 L a r s o n S k o l d 指数。L a r s o n 指数是L a r s o n 和 S k o l d 教授在研究水对碳钢腐蚀时总结出来的。该参 数是根据氯离子和硫酸根离子的当量浓度之和除以 总碱度的当量，即 L a r s o n 指数 C l _ 8 0 4 2 ／ H C 0 3 C 0 3 2 - 判据①若L a r s o n 指数 0 ， 同时又要防止严重结垢，因此，控制循环水冷却倍 率在2 ．0 到3 ．0 左右，可以起到用碳酸钙垢层，来 保护循环冷却水系统不受腐蚀的作用。为保证机组 矾啷 o o o o O 万方数据 第3 3 卷曾娟等桃花江内陆核电站附近水域的水质指标评价8 】 安全经济运行，建议可以通过对循环冷却水进行加 酸或投加阻垢剂处理，适当提高循环冷却水的浓缩 倍率。 参考文献 【1 】于宁．我国核电站近岸水域环境功能区若干问题研究【D 】．青岛 中国海洋大学，2 0 1 0 ． 【2 】丁兆勇，王秀梅．凝汽器冷凝管的腐蚀与防护【J 】．节能与环保， 2 0 0 9 5 5 6 - 5 9 ． 【3 】 中国建设工程标准化协会化工分会．G B 5 0 0 5 0 - 2 0 0 7 工业循环冷却 水处理设计规范【s 】．北京中华人民共和国建设部发布，2 0 0 8 ． 【4 】国家环境保护总局．G B 3 8 3 8 - 2 0 0 2 地表水环境质量标准I S 】．北京 国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局发布，2 0 0 2 ． 【5 】吴静然，陈颖敏．火电厂循环冷却水系统中沉积物控制的研究【J 】． 广州化工，2 0 0 9 ，3 7 1 1 4 2 ．1 4 4 ． 【6 】 祝欢，陈颖敏，寇利卿，等．循环冷却水浓缩倍率对凝汽器管路 的腐蚀和结垢趋势【J ] ．电力环境保护，2 0 0 9 ，2 5 4 5 2 ．5 4 ． 【7 】张新英．循环冷却水中氯离子的腐蚀影响探析【J 】聚酯工业，2 0 1 2 ， 2 5 2 3 2 - 3 5 ． 【8 】全国化学标准化技术委员会．G B ／T 1 8 1 7 5 - 2 0 0 0 ，水处理剂缓蚀性能 测定旋转挂片法【S 】．北京中华人民共和国国家质量监督检验检 疫总局发布．2 0 0 0 ． 【9 】 安洋，徐强，吴子强，等．模拟循环冷却水中几种离子对碳钢 腐蚀的影响田．电镀与精饰，2 0 1l ，3 3 4 3 5 - 3 8 【l O 】杨培燕，张继恒．循环水管道腐蚀原因分析【J 】．生产实践，2 0 1l ， 2 5 2 2 3 - 2 9 ． 【l l 】张强，郑敏聪．电厂循环冷却水阻垢缓蚀剂筛选及评价研究【J 】． 安徽电力．2 0 0 7 , 2 4 3 1 6 - 1 8 ． 万方数据