一种核电站含硼水中溶硅的去除系统和方法技术方案

本发明专利技术属于核电站水化学控制技术领域，具体涉及一种核电站含硼水中溶硅的去除系统和方法。本发明专利技术利用多级纳滤系统截留含硼水中的溶硅，通过反复透析的方式以提高硼酸回收率。本发明专利技术在确保有效去除溶硅、未引入其他杂质的同时，硼酸的回收率达到99.5％以上，减少了核电站放射性废物的产生量。

A silicon removal system and method for boron containing water in nuclear power plants

The invention belongs to the technical field of water chemical control of nuclear power plants, in particular to a method and method for removing dissolved silicon from boron-containing water of nuclear power plants. The invention uses a multi-stage nanofiltration system to intercept dissolved silicon in boron-containing water and improves the recovery rate of boric acid by repeated dialysis. The invention ensures the effective removal of dissolved silicon without introducing other impurities, and the recovery rate of boric acid reaches over 99.5%, thus reducing the production of radioactive waste in nuclear power plants.

【技术实现步骤摘要】
一种核电站含硼水中溶硅的去除系统和方法
本专利技术属于核电站水化学控制
，具体涉及一种核电站含硼水中溶硅的去除系统和方法。
技术介绍
核电站一回路中添加硼酸以控制反应性，确保核电站安全可控，目前国内外核电站普遍存在含硼水中溶硅高的问题。溶硅所包含的硅酸及硅酸胶体与钙、镁、铝等离子同时存在时，容易在燃料包壳表面形成硅酸盐沉淀，危及机组的安全运行；溶硅的化学性能和物理性能与硼酸非常接近，导致硼酸与溶硅的分离非常困难；由于核电站的特殊性，对水质有严格的要求，在去除溶硅的同时不能引入杂质，同时要确保硼酸的高回收率，否则会造成放射性废物量非常大。目前国内外核电站含硼水中溶硅正逐年累积，但还没有有效去除溶硅的方法。因此，急需开发一种方法，用于去除核电站含硼水中的溶硅。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题为：提出一种核电站含硼水中溶硅的去除系统和方法，有效去除核电站含硼水中的溶硅、同时不引入其他杂质并确保硼酸的高回收率。本专利技术的技术方案如下所述：一种核电站含硼水中溶硅的去除系统，包括核电站硼酸储存箱、透析液缓冲罐、一级进水缓冲罐、一级纳滤、二级进水缓冲罐和二级纳滤：核电站硼酸储存箱内的含硼水输送至一级进水缓冲罐；一级进水缓冲罐有两个输出口，一个输出口连接二级进水缓冲罐，另一个输出口连接一级纳滤，一级纳滤对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐，浓缩液回流至一级进水缓冲罐；二级进水缓冲罐有两个输出口，一个输出口连接核电站放射性废物回收系统，另一个输出口连接二级纳滤，二级纳滤对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐，浓缩液回流至二级进水缓冲罐；透析液缓冲罐的输出口连接核电站硼酸储存箱。作为优选方案：一级进水缓冲罐与一级纳滤之间设有一级纳滤泵；二级进水缓冲罐与二级纳滤之间设有二级纳滤泵；透析液缓冲罐与核电站硼酸储存箱之间设有透析泵。作为优选方案：所述一级纳滤包括前后串联的一级纳滤A和一级纳滤B。作为优选方案：所述一级纳滤和/或二级纳滤采用的纳滤膜的孔径为3-5nm。一种核电站含硼水中溶硅的去除方法，包括以下步骤：步骤1核电站硼酸储存箱来水V1体积排入一级进水缓冲罐，然后经一级纳滤泵升压后分别通过串联的两列一级纳滤A和一级纳滤B进行透析，透析液流至透析液缓冲罐，浓缩液回流至一级进水缓冲罐；调节一级进水缓冲罐进水流量与透析流量相等，确保一级进水缓冲罐维持在固定液位H1；当累积处理量达V1体积时停止进水，包括一级纳滤泵、一级纳滤A和一级纳滤B在内的一级纳滤系统继续运行至一级进水缓冲罐液位降至H2时，一级纳滤泵停止运行，最终一级进水缓冲罐剩余溶液V2体积；步骤2一级进水缓冲罐中剩余的V2体积溶液，自动加核电站硼酸储存箱中溶液V3体积，共同排至二级进水缓冲罐，即一级纳滤最后剩余的含高浓度溶硅的含硼水加入一定比例的源水稀释后进入二级纳滤系统处理；当二级进水缓冲罐液位高度达高度H3时，二级纳滤泵启动使二级纳滤开始透析，透析液流至透析液缓冲罐，浓缩液回流至二级进水缓冲罐；步骤3当包括二级纳滤泵和二级纳滤在内的二级纳滤系统累积处理量达(V2+V3)体积且二级进水缓冲罐浓缩至H4液位时，对二级进水缓冲罐内剩余的含高浓度溶硅的含硼水加入一定比例的除盐水稀释，之后继续通过二级纳滤进行透析，透析液排入透析缓冲罐2进而回收至核电站硼酸储存箱，浓缩液排回二级透析缓冲罐6继续透析，即通过反复透析的方式提高硼酸回收率；步骤4二级纳滤系统持续运行至二级进水缓冲罐浓缩至液位H5高度时，二级纳滤泵停止运行，二级进水缓冲罐剩余的浓缩液作为放射性液体废物由核电站放射性废物回收系统处理；对透析液缓冲罐设定高液位H6和低液位H7，当透析液缓冲罐内液位高度处于H7和H6之间时，核电站含硼水中溶硅的去除系统持续运行；当透析液缓冲罐液位达高液位H6时，通过透析泵自动开始往核电站硼酸储存箱输水，当透析液缓冲罐液位为低液位H7时，透析泵停止输水；系统至此完成一批次含硼水的处理过程；步骤5完成一批次的系统运行后，系统进入清洗模式，自动加核电站硼酸储存箱中溶液清洗1次膜系统，清洗水回流至核电站硼酸储存箱，然后进入下一批次水处理过程，从而完成了核电站冷却剂中溶硅的去除。作为优选方案：步骤1中，V1＝10m3，H1＝0.9m，H2＝0.3m，V2＝100L；步骤2中，V3＝150L，H3＝0.2m；步骤3中，H4＝0.4m；步骤4中，H5＝0.15m，H6＝0.2m，H7＝0.1m。本专利技术的有益效果为：本专利技术的一种核电站含硼水中溶硅的去除系统和方法，采用多级纳滤系统有效分离硼酸和溶硅，在确保有效去除溶硅、未引入其他杂质的同时，硼酸的回收率达到99.5％以上，减少了核电站放射性废物的产生量。附图说明图1为本专利技术的一种核电站含硼水中溶硅的去除系统组成示意图。图中：1-核电站硼酸储存箱；2-透析液缓冲罐；3-一级进水缓冲罐；4-一级纳滤A；5-一级纳滤B；6-二级进水缓冲罐；7-二级纳滤；8-一级纳滤泵；9-二级纳滤泵；10-透析泵。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的一种核电站含硼水中溶硅的去除系统和方法进行详细说明。本专利技术结合核电站的运行特点，设计了核电站含硼水中溶硅的去除系统：将含硼水批量排入除硅系统中进行处理；除硅系统包括串联的两列一级纳滤系统和一列二级纳滤系统及附属设备；含硼水通过纳滤系统时，硼酸穿透纳滤膜，溶硅被纳滤膜截留；一级和二级纳滤系统透析液回收源水水箱，浓缩液返回至一级或二级纳滤系统继续透析；一级纳滤最后剩余的含高浓度溶硅的含硼水加入一定比例的源水稀释后进入二级纳滤系统处理，二级纳滤系统最后剩余的含高浓度溶硅的含硼水加入一定比例的除盐水稀释后继续通过二级纳滤系统处理，通过反复透析的方式以提高硼酸回收率；二级纳滤系统最终剩余的浓缩液作为放射性废物由核电站专用系统处理；系统再进行一次利用源水清洗设备后，完成一个批次核电站含硼水的溶硅去除。实施例1如图1所示，本实施例的一种核电站含硼水中溶硅的去除系统，包括核电站硼酸储存箱1、透析液缓冲罐2、一级进水缓冲罐3、一级纳滤、二级进水缓冲罐6和二级纳滤7。核电站硼酸储存箱1内的含硼水输送至一级进水缓冲罐3；一级进水缓冲罐3有两个输出口，一个输出口连接二级进水缓冲罐6，另一个输出口连接一级纳滤，一级纳滤对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐2，浓缩液回流至一级进水缓冲罐3；二级进水缓冲罐6有两个输出口，一个输出口连接核电站放射性废物回收系统，另一个输出口连接二级纳滤7，二级纳滤7对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐2，浓缩液回流至二级进水缓冲罐6；透析液缓冲罐2的输出口连接核电站硼酸储存箱1。本实施例中，一级进水缓冲罐3与一级纳滤之间可以设有一级纳滤泵8，用于对一级进水缓冲罐3输送至一级纳滤的液体进行升压；二级进水缓冲罐6与二级纳滤7之间可以设有二级纳滤泵9，用于对二级进水缓冲罐6输送至二级纳滤7的液体进行升压。本实施例中，透析液缓冲罐2与核电站硼酸储存箱1之间设有透析泵10。本实施例中，所述一级纳滤可以包括前后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核电站含硼水中溶硅的去除系统，包括核电站硼酸储存箱(1)、透析液缓冲罐(2)、一级进水缓冲罐(3)、一级纳滤、二级进水缓冲罐(6)和二级纳滤(7)，其特征在于：核电站硼酸储存箱(1)内的含硼水输送至一级进水缓冲罐(3)；一级进水缓冲罐(3)有两个输出口，一个输出口连接二级进水缓冲罐(6)，另一个输出口连接一级纳滤，一级纳滤对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐(2)，浓缩液回流至一级进水缓冲罐(3)；二级进水缓冲罐(6)有两个输出口，一个输出口连接核电站放射性废物回收系统，另一个输出口连接二级纳滤(7)，二级纳滤(7)对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐(2)，浓缩液回流至二级进水缓冲罐(6)；透析液缓冲罐(2)的输出口连接核电站硼酸储存箱(1)。

【技术特征摘要】
1.一种核电站含硼水中溶硅的去除系统，包括核电站硼酸储存箱(1)、透析液缓冲罐(2)、一级进水缓冲罐(3)、一级纳滤、二级进水缓冲罐(6)和二级纳滤(7)，其特征在于：核电站硼酸储存箱(1)内的含硼水输送至一级进水缓冲罐(3)；一级进水缓冲罐(3)有两个输出口，一个输出口连接二级进水缓冲罐(6)，另一个输出口连接一级纳滤，一级纳滤对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐(2)，浓缩液回流至一级进水缓冲罐(3)；二级进水缓冲罐(6)有两个输出口，一个输出口连接核电站放射性废物回收系统，另一个输出口连接二级纳滤(7)，二级纳滤(7)对液体进行透析，透析时硼酸穿过纳滤膜，而溶硅被纳滤膜截留，透析后的透析液输送至透析液缓冲罐(2)，浓缩液回流至二级进水缓冲罐(6)；透析液缓冲罐(2)的输出口连接核电站硼酸储存箱(1)。2.根据权利要求1所述的一种核电站含硼水中溶硅的去除系统，其特征在于：一级进水缓冲罐(3)与一级纳滤之间设有一级纳滤泵(8)；二级进水缓冲罐(6)与二级纳滤(7)之间设有二级纳滤泵(9)；透析液缓冲罐(2)与核电站硼酸储存箱(1)之间设有透析泵(10)。3.根据权利要求2所述的一种核电站含硼水中溶硅的去除系统，其特征在于：所述一级纳滤包括前后串联的一级纳滤A(4)和一级纳滤B(5)。4.根据权利要求1所述的一种核电站含硼水中溶硅的去除系统，其特征在于：所述一级纳滤和/或二级纳滤(7)采用的纳滤膜的孔径为3-5nm。5.一种核电站含硼水中溶硅的去除方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1核电站硼酸储存箱(1)来水V1体积排入一级进水缓冲罐(3)，然后经一级纳滤泵(8)升压后分别通过串联的两列一级纳滤A(4)和一级纳滤B(5)进行透析，透析液流至透析液缓冲罐(2)，浓缩液回流至一级进水缓冲罐(3)；调节一级进水缓冲罐(3)进水流量与透析流量相等，确保一级进水缓冲罐(3)维持在固定液位H1；当累积处理量达V1体积时停止进水，包括一级纳滤泵(8)、一级纳滤A(4)和一级纳滤B(5)在内的一级纳滤系统继续运行至一级进水缓冲罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，王旭初，高昀，孔亮，强浩，苏凯，肖小祥，蒋春华，沈长权，于洋，吴松，
申请(专利权)人：江苏核电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32