【技术实现步骤摘要】
本技术涉及核电站压水堆，尤其涉及一种反应堆冷却剂硼水分离系统。
技术介绍
1、核电厂反应堆冷却剂中含有硼酸，硼能够吸收中子，降低堆芯内的核反应速度。通过调整冷却剂中的硼酸浓度，对反应堆堆芯核反应速度进行控制。机组正常运行中由于燃耗、负荷变化(包括负荷跟踪)和启动与停机瞬态从反应堆通过化学和容积控制系统(rcv)排放的冷却剂及从核岛排气和疏水系统(rpe)回收的冷却剂会排放到冷却剂贮存和处理系统(tep)进行处理。tep系统将收集贮存的冷却剂分离成浓缩硼酸溶液(含硼浓度为7000ppm)和除盐水后，输送到反应堆硼和水补给系统(rea)，在后续反应堆冷却剂硼浓度调节需要特定硼浓度的溶液时，进一步按一定比例混合，配置成所需浓度的硼酸。因此，tep系统的核心技术即需要采取一定的分离工艺，将反应堆冷却剂分离为浓缩硼酸溶液和除盐水，对反应堆冷却剂进行回收利用。
2、图1示出了目前在大多数核电厂tep系统中使用的一种蒸发单元，其包括的主要设备为：再生式硼酸冷却器51，再生式热交换器52，硼酸蒸馏塔电预热器53，硼酸蒸馏塔循环泵54，含有硼酸浓度测量回路的硼酸蒸馏塔55，硼酸蒸馏塔热交换器56，蒸汽压缩机57，冷凝液收集罐58，冷凝液冷却器59，冷凝器60，冷凝液罐61，后续冷却器62。
3、由于硼酸溶液的饱和蒸汽压低于水的饱和蒸汽压，因此蒸发作用产生的蒸汽中硼酸的含量低于塔釜中的溶液。进一步分离主要依靠合理的硼酸蒸馏塔55内件设计，上升的蒸汽在塔内件中与回流的冷凝液接触传质，水蒸气蒸发冷凝而硼酸溶液富集在塔釜溶液中，形
4、为补充塔釜持续蒸发所需要的热量，塔顶蒸汽在脱除大部分硼酸后到达塔顶后，使用蒸汽压缩机57对其做功，增加蒸汽的压力和携带的热量。加压加热后的水蒸气进入与塔釜连通的硼酸蒸馏塔热交换器56与另一侧的塔釜料液进行热交换，将足够维持额定蒸发量的热量传导回系统，蒸汽在过程传热过程中被冷却、冷凝成除盐补给水。此外，硼酸蒸馏塔热交换器56中被加热的塔釜料液会受热上升，并从上部接口送回塔釜，下部接口则利用这一动力从塔釜中继续吸取料液进入硼酸蒸馏塔热交换器56加热，从而建立起自然运动的热循环(热虹吸效应)。
5、使用该蒸发单元主要存在以下缺陷：1.由于蒸馏工艺分离浓硼酸和水的过程需要将硼酸溶液进行加热沸腾，使得溶液中的水相变为气态与硼酸分离，水的相变过程吸收能量非常大。并且反应堆冷却剂中硼浓度很低，通过蒸馏分离的方式需将占溶液中约85～99％质量(按照处理硼酸浓度为100～1000ppm范围考虑)的水蒸发掉，通过该方式进行硼酸溶液浓缩，处理效率较低，能耗较高。2.蒸馏单元运行时，大部分设备处于高温状态，需要对相关设备、管道设置保温装置，避免对人员产生高温烫伤风险及减少耗散到环境中的热量产生能源浪费。在设备出现故障需要检修时，高温设备检修存在人员烫伤风险，相关保温装置需要拆装，加大维修工作量。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题在于，提供反应堆冷却剂硼水分离系统。
2、本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆冷却剂硼水分离系统，包括净化前处理单元和电渗析硼水分离处理单元；所述电渗析硼水分离处理单元包括淡水循环罐、浓水循环罐和分离浓淡水的电渗析模块；所述净化前处理单元的第一端连接冷却剂贮存箱，第二端连通所述淡水循环罐和所述浓水循环罐；
3、所述电渗析模块包括间隔交替设置的双极膜和阴离子交换膜，所述双极膜包括阳离子交换层和阴离子交换层，所述阴离子交换层和所述阴离子交换膜之间形成淡水通道，所述阳离子交换层和所述阴离子交换膜之间形成浓水通道；
4、所述淡水循环罐连通所述淡水通道和除盐水贮存箱，所述浓水循环罐连通所述浓水通道和硼酸贮存箱。
5、优选地，所述净化前处理单元设有硼酸处理补给泵、第一隔离阀、混床除盐器和树脂捕集过滤器。
6、优选地，所述电渗析硼水分离处理单元包括第一输入管道和第二输入管道；所述第一输入管道的第一端连接所述树脂捕集过滤器，第二端连接所述淡水循环罐的第一进液口，所述第一输入管道设有第二隔离阀；所述第二输入管道的第一端连接所述树脂捕集过滤器，第二端连接所述浓水循环罐的第一进液口，所述第二输入管道设有第三隔离阀。
7、优选地，所述电渗析硼水分离处理单元还包括淡水循环管道和浓水循环管道；所述淡水循环管道的第一端连接所述淡水循环罐的出液口，第二端连接所述淡水循环罐的第二进液口；所述淡水循环管道连通所述淡水通道，所述淡水通道的进液口和出液口各设有一个第四隔离阀；所述淡水循环管道设有淡水循环泵，所述淡水循环泵的两端各设有一个第五隔离阀；
8、所述浓水循环管道的第一端连接所述浓水循环罐的出液口，第二端连接所述浓水循环罐的第二进液口；所述浓水循环管道连通所述浓水通道，所述浓水通道的进液口和出液口各设有一个第六隔离阀；所述浓水循环管道设有浓水循环泵，所述浓水循环泵的两端各设有一个第七隔离阀。
9、优选地，所述电渗析硼水分离处理单元还包括淡水输出管道和浓水输出管道，所述淡水输出管道的第一端连接在所述淡水循环管道位于所述第四隔离阀和所述第五隔离阀之间的一段上，第二端连接所述除盐水贮存箱，所述淡水输出管道设有第八隔离阀；所述浓水输出管道的第一端连接在所述浓水循环管道位于所述第六隔离阀和所述第七隔离阀之间的一段上，第二端连接所述硼酸贮存箱，所述浓水输出管道设有第九隔离阀。
10、优选地，所述浓水循环罐上设有硼酸浓度测量计。
11、优选地，其中包括并联设置的两个所述电渗析硼水分离处理单元。
12、优选地，所述反应堆冷却剂硼水分离系统还包括两条淡水转移管线，一条所述淡水转移管线的两端分别连接在两条所述淡水循环管道位于所述淡水循环罐的出液口和所述第五隔离阀之间的一段上，另一条所述淡水转移管线的两端分别连接在两条所述淡水循环管道位于所述第五隔离阀和所述淡水输出管道的第一端之间的一段上；所述淡水转移管线上设有第十隔离阀。
13、优选地，所述反应堆冷却剂硼水分离系统还包括两条浓水转移管线，一条所述浓水转移管线的两端分别连接在两条所述浓水循环管道位于所述浓水循环罐的出液口和所述第七隔离阀之间的一段上，另一条所述浓水转移管线的两端分别连接在两条所述浓水循环管道位于所述第七隔离阀和所述浓水输出管道的第一端之间的一段上；所述浓水转移管线上设有第十一隔离阀。
14、优选地，所述淡水循环管道设有第十二隔离阀，所述第十二隔离阀设置在所述淡水循环罐的出液口和所述淡水转移管线之间的一段上；
15、所述浓水循环管道设有第十三隔离阀，所述第十三隔离阀设置在所述浓水循环罐的出液口和所述浓水转移管线之间的一段上。
16、实施本技术具有以下有益效果：本技术采用直流电场下离子移动的原理使得硼酸和水进行分离，没有产生相变，其能量消本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，包括净化前处理单元(1)和电渗析硼水分离处理单元(2)；所述电渗析硼水分离处理单元(2)包括淡水循环罐(222)、浓水循环罐(252)和实施分离处理的电渗析模块(27)；所述净化前处理单元(1)的第一端连接冷却剂贮存箱(11)，第二端连通所述淡水循环罐(222)和所述浓水循环罐(252)；
2.根据权利要求1所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述净化前处理单元(1)设有硼酸处理补给泵(12)、第一隔离阀(13)、混床除盐器(14)和树脂捕集过滤器(15)。
3.根据权利要求2所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述电渗析硼水分离处理单元(2)包括第一输入管道(21)和第二输入管道(24)；所述第一输入管道(21)的第一端连接所述树脂捕集过滤器(15)，第二端连接所述淡水循环罐(222)的第一进液口，所述第一输入管道(21)设有第二隔离阀(211)；所述第二输入管道(24)的第一端连接所述树脂捕集过滤器(15)，第二端连接所述浓水循环罐(252)的第一进液口，所述第二输入管道(24)设有第三隔离
4.根据权利要求3所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述电渗析硼水分离处理单元(2)还包括淡水循环管道(22)和浓水循环管道(25)；所述淡水循环管道(22)的第一端连接所述淡水循环罐(222)的出液口，第二端连接所述淡水循环罐(222)的第二进液口；所述淡水循环管道(22)连通所述淡水通道(273)，所述淡水通道(273)的进液口和出液口各设有一个第四隔离阀(223)；所述淡水循环管道(22)设有淡水循环泵(221)，所述淡水循环泵(221)的两端各设有一个第五隔离阀(224)；
5.根据权利要求4所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述电渗析硼水分离处理单元(2)还包括淡水输出管道(23)和浓水输出管道(26)，所述淡水输出管道(23)的第一端连接在所述淡水循环管道(22)位于所述第四隔离阀(223)和所述第五隔离阀(224)之间的一段上，第二端连接所述除盐水贮存箱(231)，所述淡水输出管道(23)设有第八隔离阀(232)；所述浓水输出管道(26)的第一端连接在所述浓水循环管道(25)位于所述第六隔离阀(253)和所述第七隔离阀(254)之间的一段上，第二端连接所述硼酸贮存箱(261)，所述浓水输出管道(26)设有第九隔离阀(262)。
6.根据权利要求5所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述浓水循环罐(252)上设有硼酸浓度测量计(255)。
7.根据权利要求6所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，其中包括并联设置的两个所述电渗析硼水分离处理单元(2)。
8.根据权利要求7所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述反应堆冷却剂硼水分离系统还包括两条淡水转移管线(3)，一条所述淡水转移管线(3)的两端分别连接在两条所述淡水循环管道(22)位于所述淡水循环罐(222)的出液口和所述第五隔离阀(224)之间的一段上，另一条所述淡水转移管线(3)的两端分别连接在两条所述淡水循环管道(22)位于所述第五隔离阀(224)和所述淡水输出管道(23)的第一端之间的一段上；所述淡水转移管线(3)上设有第十隔离阀(31)。
9.根据权利要求8所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述反应堆冷却剂硼水分离系统还包括两条浓水转移管线(4)，一条所述浓水转移管线(4)的两端分别连接在两条所述浓水循环管道(25)位于所述浓水循环罐(252)的出液口和所述第七隔离阀(254)之间的一段上，另一条所述浓水转移管线(4)的两端分别连接在两条所述浓水循环管道(25)位于所述第七隔离阀(254)和所述浓水输出管道(26)的第一端之间的一段上；所述浓水转移管线(4)上设有第十一隔离阀(41)。
10.根据权利要求9所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述淡水循环管道(22)设有第十二隔离阀(225)，所述第十二隔离阀(225)设置在所述淡水循环罐(222)的出液口和所述淡水转移管线(3)之间的一段上；
...【技术特征摘要】
1.一种反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，包括净化前处理单元(1)和电渗析硼水分离处理单元(2)；所述电渗析硼水分离处理单元(2)包括淡水循环罐(222)、浓水循环罐(252)和实施分离处理的电渗析模块(27)；所述净化前处理单元(1)的第一端连接冷却剂贮存箱(11)，第二端连通所述淡水循环罐(222)和所述浓水循环罐(252)；
2.根据权利要求1所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述净化前处理单元(1)设有硼酸处理补给泵(12)、第一隔离阀(13)、混床除盐器(14)和树脂捕集过滤器(15)。
3.根据权利要求2所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述电渗析硼水分离处理单元(2)包括第一输入管道(21)和第二输入管道(24)；所述第一输入管道(21)的第一端连接所述树脂捕集过滤器(15)，第二端连接所述淡水循环罐(222)的第一进液口，所述第一输入管道(21)设有第二隔离阀(211)；所述第二输入管道(24)的第一端连接所述树脂捕集过滤器(15)，第二端连接所述浓水循环罐(252)的第一进液口，所述第二输入管道(24)设有第三隔离阀(241)。
4.根据权利要求3所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述电渗析硼水分离处理单元(2)还包括淡水循环管道(22)和浓水循环管道(25)；所述淡水循环管道(22)的第一端连接所述淡水循环罐(222)的出液口，第二端连接所述淡水循环罐(222)的第二进液口；所述淡水循环管道(22)连通所述淡水通道(273)，所述淡水通道(273)的进液口和出液口各设有一个第四隔离阀(223)；所述淡水循环管道(22)设有淡水循环泵(221)，所述淡水循环泵(221)的两端各设有一个第五隔离阀(224)；
5.根据权利要求4所述的反应堆冷却剂硼水分离系统，其特征在于，所述电渗析硼水分离处理单元(2)还包括淡水输出管道(23)和浓水输出管道(26)，所述淡水输出管道(23)的第一端连接在所述淡水循环管道(22)位于所述第四隔离阀(223)和所述第五隔离...
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