热力发电厂水处理用离子交换树脂选用导则 征求意见稿编制说明讲解Word文件下载.docx
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1.2计划要求
据课题任务书，本标准各阶段草案的完成时间安排为：
2011年12月，完成编制组讨论稿；
2012年12月，完成报批稿。
2编制过程
2.1主要起草人
本标准由中广核工程有限公司、武汉大学、陶氏化学（中国）有限公司负责起草。
本标准主要起草人：
叶春松、周为、梁桥洪、何艳红、钱勤、张红梅。
2.2工作进度安排
2011年3月—6月，中广核工程有限公司与武汉大学成立标准编制工作组，召开项目启动会议，研究标准编制方案。
2011年7月—12月，收集资料；
确定测试验证项目工作任务，启动试验工作。
2012年1月—6月，开展测试验证项目-溶出物、清洗特性检测方法的实验室试验研究工作。
同时向国内外树脂厂商征集试验验证用树脂样品共24个。
2012年7月—8月，开展对24个树脂样品的溶出物、清洗特性测定的正式实验工作；
同时，邀请陶氏化学（中国）有限公司参加项目组，并承担树脂动力学特性指标MTC及有关指标的测定工作。
2012年8月—9月，整理实验数据，编制本标准《征求意见稿》和《编制说明》。
2012年9月—10月，提出征求意见稿，在全国范围内发送有关单位专家征求意见。
收集整理专家审查意见，进一步修改完善，完成标准送审稿和标准编制说明。
2012年11月—12月，召开由有关标准化委员会主持的专家审查会，完成标准送审稿和标准编制说明审查工作。
提交标准报批稿及其编制说明、专家评审会的意见汇总表，办理报批手续。
2.3标准的制定规则
《热力发电厂水处理用离子交换树脂选用导则》依据国家标准GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：
标准的结构与编写》和DL/T600-2001《电力行业标准编写基本规定》进行制定。
2.4标准修订的目的和意义
原DL/T771-2001《火电厂水处理用离子交换树脂选用标准》颁发实施已有11年的时间，在这十多年的发展中，热力发电机组的容量和参数不断提高，从亚临界到超临界以及超超临界机组的投产运行，特别是近几年来国内核电事业的发展，对热力系统的水汽品质要求更为苛刻，同时离子交换水处理的工艺和设备种类的更新也对离子交换树脂的选用标准提出了新的挑战。
同时国内外生产树脂品种、牌号也越来越多，而原标准对这些方面的研究内容较少。
本次修订主要增添了树脂选用是的工艺性能上的有关条款，不仅对火力发电厂水处理用离子交换树脂的选用提供了选用标准，而且对核电厂水处理用离子交换树脂也有指导意义，对于合理投资，确保水处理系统正常运行预计避免经济损失等，提供了技术依据。
3调研和分析工作的情况
3.1概要及与原标准的主要差异
本次修订工作，调研、汇聚近十年来我国火力发电机组和核电机组发展对离子交换水处理提出的新技术要求和同行专家的研究成果；
同时，对同行专家特别关注的树脂溶出物、清洗特性、离子交换动力学特性等关键性能指标，进行了试验研究和测定验证，在对国内外24个树脂样品进行实验测定和综合分析的基础上，首次提出了具体技术指标要求，对高性能树脂的选用，具有重要意义。
本次提出的修订稿，与原标准的主要差异如下：
——根据GB/T1.1—2009和DL/T600-2001的有关规定进行编写；
——增加了核电站二回路凝结水用树脂的技术要求；
——增加了核电站一回路及辅助系统水处理用树脂选择的内容；
——增加了树脂溶出物、清洗特性、阴树脂动力学特性指标的技术要求；
——删除了原标准的3个附录，有关指标的测定，采用相应或相关技术标准；
——增加了2个新的规范性附录：
树脂溶出物恒温摇床浸提的准动态试验方法、树脂清洗特性曲线试验测定和清洗趋稳点确定的方法。
3.2树脂溶出物的浸提方法与技术指标
3.2.1试验概况
离子交换树脂的溶出物，是其重要的质量指标和使用过程中影响水质的关键技术指标之一。
热力发电机组的容量和参数不断提高，对水汽各品质要求也越来越高，树脂溶出物进入电厂锅炉等热力设备，会发生或沉积或在高参数条件下分解成酸性物质，从而加速热力设备的安全运行等情况。
目前，在我国使用的凝结水精处理混床树脂有均粒凝胶型树脂、普通凝胶型树脂和大孔树脂等，由于树脂种类不同，树脂的溶出物也不尽相同，树脂溶出物问题难以定量评价和判断。
目前电力标准测试方法有DL/T1077-2007《苯乙烯系离子交换树脂有机溶出物测定方法（动态法）》，而该方法设备连接较为麻烦，且运行达7天之久，方法应用有较大困难，难以及时应用于树脂选用。
在本次标准修订过程中，经过试验研究和综合比较，提出了一种使用恒温摇床浸提树脂溶出物的试验方法，恒温浸提3天可以获得适用的测定结果（具体方法见标准附录A）。
采用恒温摇床准动态浸提法，对国内外25个树脂样品的溶出物进行了检测，其中，氢型树脂样10个、氢氧型树脂样8个、混脂样3个、钠型1个、氯型3个。
测定结果见本报告附件1）。
各种离子型态树脂溶出物UV254随浸提时间变化的关系曲线如图2-1~图2.4所示。
3.2.2氢型树脂溶出物测定结果分析与技术指标确定
10个氢型树脂样品的溶出物测定结果如图2.1所示。
氢型树脂溶出物特性（a）
氢型树脂溶出物特性（b）
图2.1H型树脂溶出物特性曲线
从图2.1所示试验结果表明：
7个树脂样的溶出物较低，3个树脂样的溶出物较高；
在恒温浸提20h以后，大多数树脂样溶出物UV254测定值基本稳定，少数性能较差的树脂溶出物的UV254还在持续上升；
在72h内，7个树脂样的UV254在0.6以下，其中3个在0.4以下。
因此，结合树脂的其他性能指标，确定用于火电厂凝结水处理氢型树脂溶出物的技术要求是UV254≤0.6，用于核电站凝结水氢型树脂溶出物的技术要求是UV254≤0.4。
3.2.3氢氧型树脂溶出物测定结果分析与技术指标确定
8个氢氧型树脂样品的溶出物测定结果如图2.2所示。
氢氧型树脂溶出物特性（a）
氢氧型树脂溶出物特性（b）
图2.2OH型树脂溶出物特性对照图
图2.2（a）为溶出物较高的树脂样品试验曲线，图2.2（b）为溶出物较低的树脂树脂样品的试验曲线。
从图2.2所示试验结果表明：
7个树脂样品溶出物变化比较稳定，只有一个树脂样品的溶出物持续增加；
7个树脂样品溶出物UV254测定值在0.5以下，其中有3个在0.16以下；
因此，结合这些树脂样品的其他性能指标，确定用于火电厂凝结水处理氢氧型树脂溶出物的技术要求是UV254≤0.5，用于核电站二回路凝结水处理氢氧型树脂溶出物的技术要求是UV254≤0.2。
3.2.4混合树脂溶出物测定结果分析
3个混合树脂样品溶出物测定结果如图2.3所示。
图2.3混脂溶出物特性曲线图2.4Cl型树脂溶出物特性曲线
试验结果表明：
3个用于核电一回路的混脂样品，其溶出物UV254均低于0.2，其中21号树脂样品的UV254均低于0.05。
鉴于混合树脂的溶出物较低，暂时不对其溶出物的技术要求做出规定。
3.2.5氯型树脂溶出物测定结果分析
3个氯型树脂样品溶出物测定结果如图2.4所示。
实验结果表明：
3个氯型树脂的溶出物，在20h以后趋于稳定，但是，UV254差别很大。
鉴于氯型树脂及钠型树脂主要用于补给水处理，在使用之前，通常还要对树脂进行预处理，而不是直接使用，因此，本标准暂不对其溶出物规定具体技术指标。
3.3清洗特性
3.3.1试验概况
树脂清洗出水电导率下降的快慢、趋稳点电导率的大小、水耗的多少、清洗时间长短，反映了树脂清洗特性的优劣。
热力发电机组的容量与参数的不断提高，对树脂运行效率的要求更高。
树脂清洗特性，出水电导率偏高，pH值不正常或者所耗清洗水量偏大，用时过长等等，都会导致清洗效率的降低，影响树脂运行进度。
因此，本标准提出树脂清洗特性作为选用离子交换树脂的一项指标，为树脂清洗效率提供指导意义。
通过实验研究，提出了一种模拟树脂在发电厂应用过程中清洗情况的清洗特性试验方法。
在常温条件下，用除盐水（电导率小于0.4μS/cm）、以一定的清洗强度（流量除以交换柱截面积为1.5±
0.1mL/cm²
·
min）淋洗树脂，间隔一定时间记录流出的水量、出水电导率和pH值。
绘制出水电导率与耗水量、出水电导率与清洗时间等清洗特性曲线，以电导率趋稳点（下降速率等于0.10μS/cm·
min时）对应的电导率、耗水量和时间，或以清洗出水达到5BV树脂体积时的电导率，作为树脂清洗特性的评价指标。
具体的清洗特性试验方法，见标准附录B。
22个树脂样品的清洗特性试验结果见本编制说明的附件2。
3.3.2氢型树脂清洗特性试验结果分析及技术指标确定
典型的清洗特性曲线如图2.5所示。
图2.5树脂清洗特性曲线
从图2.5可以看出，树脂在清洗一定时间一定水耗后，电导率下降速率趋于稳定，以趋稳点的几个特征指标——趋稳点电导率的高低、时间长短、水耗多少等指标，能够很好地比较同类别树脂清洗特性的优劣。
10个氢型树脂样品的清洗特性曲线和电导率下降速率曲线详见本编制说明附件2图1-图11，根据实验结果计算出来的趋稳点的参数指标如表2.1所示。
表2.1氢型树脂清洗特性曲线趋稳点参数
编号
趋稳点时间
（min）
趋稳点清洗水量
（mL）
趋稳点清洗水耗
趋稳点出水电导率
5BV出水电导率
1
39.1
699
3.51
3.35
3.01
2
66.3
1149
5.73
5.49
6.58
3
51.7
812
4.05
3.78
3.24
4
68.6
1176
5.87
3.60
5.85
5
48.0
829
4.18
2.35
1.99
6
41.9
723
3.64
4.28
2.73
7
35.4
622
3.14
2.93
2.15
8
44.9
667
3.84
2.90
9
34.5
610
3.05
2.67
2.20
10
30.9
517
2.59
5.34
3.58
指标
≤50.0
≤4.5
≤4.0
备注：
5BV表示用5倍于树脂体积的水清洗。
根据实验结果和树脂样品其他性能指标，确定氢型树脂清洗特性曲线趋稳点的技术要求是：
清洗时间≤50.0min、清洗水耗≤4.5BV、清洗出水电导率≤4.5μS/cm，或者清洗水耗5BV时出水电导率应该≤4.5μS/cm。
用于核电站二回路凝结水精处理的氢型树脂，清洗水耗≤4.0BV、清洗出水电导率≤4.0μS/cm，或者清洗水耗5BV时出水电导率应该≤4.0μS/cm。
3.3.3氢氧型树脂清洗特性试验结果分析及技术指标确定
8个氢氧型树脂样品清洗特性曲线见附件2图12-图19。
根据实验结果计算出来的趋稳点的参数指标如表2.2所示。
表2.2氢氧型树脂清洗特性曲线趋稳点参数
（）
11
42.6
765
3.8
3.07
12
79.8
1242
6.2
28.44
29.80
13
72.3
1199
6.0
30.37
33.20
14
49.0
877
4.4
13.06
12.81
15
39.8
683
3.4
7.30
7.09
16
49.9
915
4.6
6.43
6.24
17
38.6
691
3.5
5.98
18
50.0
921
4.79
4.61
≤5.0
≤10.0
≤8.0
根据以上实验结果，结合树脂样品其他性能指标，确定氢氧型树脂清洗特性曲线趋稳点的技术要求是：
清洗时间≤50.0min、清洗水耗≤5.0BV、清洗出水电导率≤10.0μS/cm，或者清洗水耗5BV时出水电导率应该≤8.0μS/cm。
用于核电站二回路凝结水精处理的氢型树脂，清洗水耗≤4.5BV、清洗出水电导率≤8.0μS/cm，或者清洗水耗5BV时出水电导率应该≤8.0μS/cm。
3.3.4钠型及氯型树脂清洗特性试验结果分析
1个钠型、3个氯型树脂样品清洗特性曲线见附件2图20-图23。
根据实验结果计算出来的趋稳点的参数指标如表2.3所示。
表2.3钠型氯型树脂清洗特性曲线趋稳点参数
（
）
22-Na
80.3
1452
7.3
0.45
11.82
23-Cl
44.0
759
18.08
19.20
24-Cl
＞92.0
＞1604
＞8.0
——
16.44
25-Cl
＞120.0
＞1831
＞9.2
63.40
实验结果表明，除23号氯型树脂清洗时间较短、水耗较低外，其他树脂样品的清洗时间长、水耗高，出水电导率都很高。
因基准型树脂在使用前还需要进行预处理，故本标准中不对其清洗特性做技术要求。
3.4阴树脂动力学特性（MTC）
3.4.1概述
凝结水精处理混床流速非常高，对树脂的离子交换动力学性能提出了挑战，特别是阴离子树脂。
质量传递系数（MassTransferCoefficient，MTC）是用于衡量离子交换树脂交换过程中动力学性能的一个重要指标。
应用经验表明，阳树脂动力学性能恶化的案例几乎没有，阳树脂主要受到的是被氧化，表现出来的是交换容量下降、含水量上升等基本性能的变化，较易进行判断，即使是被铁污染，也容易检测出来，且在国内，除盐系统用的都是盐酸，几乎很难发现除盐系统中阳树脂被铁污染的案例。
而阴离子交换树脂则非常容易被进水中带负电的有机物污染，这些有机污染物主要来源有以下三种：
一是主要通过补给水带入系统中，一种是在新启动的凝结水系统时进入的微量油类物质，一种是阳树脂降解产物。
阴树脂被这些有机物，特别是阳树脂降解产物污染时，从基本性能指标上几乎发现不了明显变化，但现场水质已存在问题，特别对要求很高的核电站凝结水系统，凝结水精处理系统的微量离子泄漏在蒸汽发生器中，都会有明显的变化。
因此需要检验阴树脂的动力学性能MTC来验证问题所在。
国外大多数核电厂为了预防这种问题的出现，会定期两年左右进行MTC测试一次，用以决定补充或更换等计划。
3.4.2测定结果分析与指标确定
本次试验检验验证工作，对14个阴树脂样品进行了MTC的测定，其中阴树脂送样OH型原样树脂8个，混脂分离出来的阴树脂样4个，氯型转OH型样2个。
14阴离子交换树脂MTC测定值以及其他指标测定值，详见本编制说明附件3—《DOW技术服务报告》。
其中，14个阴树脂MTC测定结果如表2.4所示。
OH型阴树脂MTC一般在2.0～2.7之间，只有一个样品的MTC为1.16，远小于2.0。
MTC分布在2.0～2.2之间3个，2.2～2.4之间3个，2.4～2.6之间6个，2.6以上1个；
或者说，MTC分布在2.0～2.4之间6个，2.4以上7个。
根据实验结果和树脂样品的其他特性指标，确定用于火电厂凝结水精处理的OH型阴树脂的MTC应不低于2.0，用于核电站二回路凝结水精处理的阴树脂、一回路及其附属系统的阴树脂，其MTC宜不低于2.4。
表2.4阴树脂质量传质系数（MTC）测定结果
树脂型态
树脂编号
MTC测定值，10-2cm/s
备注
OH型
2.48
2.52
2.68
2.44
2.51
2.13
2.37
2.33
混脂
分离出OH型
19
2.03
20
2.43
21
1.16
＜2.0
22
2.55
氯型
转型为OH型
23
2.12
25
3.5核电站一回路主辅净化系统用树脂的技术要求
3.5.1概述
核电站一回路化学和容积控制系统（RCV系统）、慢化剂净化系统、乏燃料池净化系统、硼回收系统、端屏蔽冷却净化系统、放射性废液处理系统等等，均直接使用不再生、不回收的“核级树脂”；
混合树脂，不分离、不再生。
为了减少放射性废树脂的产生量、减少其储存容积和后续处理的费用，核级树脂，必须具有交换容量高、机械强度好、化学性能稳定、动力学性能好、热稳定性高、粒度均匀、纯度极高—必须严格限制在氧化性环境下对树脂降解起催化作用的金属杂质含量。
为此，在凝结水精处理用树脂技术要求的基础上，对核电站一回路主辅净化系统核级树脂提出更高、更多的技术要求。
除了基本质量要求外，还提出了技术杂质组分的技术要求、
3.5.2核级树脂的几个方面的技术要求
（1）核级氢型/锂型树脂的基本质量要求
凝胶型强酸性核级氢型/锂型树脂的基本质量，应满足凝结水精处理强酸阳树脂的质量要求，还应符合表2.5中的技术要求。
表2.5核级氢型/锂型树脂的技术要求
均一系数
粒度变化范围
粒径<
0.300
mm
颗粒
氢型
锂型
数值
≤
1.2
±
0.050mm
≤0.2
%
≥99%
（2）核级氢氧型树脂的基本质量要求
凝胶型强碱性核级氢氧型树脂的基本质量，应满足凝结水精处理用强碱阴树脂的质量要求，还应符合表2.6中的技术要求。
除了对氢氧型树脂的转型率的明确要求外，还提出了树脂中碳酸盐型、氯型、硫酸盐型树脂比例的限制性技术要求。
表2.6核级氢氧型树脂的技术要求
<
mm颗粒
氢氧型
碳酸盐型
硫酸盐型
≥95%
5%
0.1%
（3）核级混合树脂（H/OH型和Li/OH型）的基本质量要求
核级混合树脂的基本质量，应符合表2.7的技术要求。
表2.7核级混合树脂（H/OH型和Li/OH型）的技术要求
阳阴树脂比例
（阳阴单独）
（阳阴均需）
全交摩尔比1:
≥99%
≥95%
（4）核级树脂金属杂质组分的技术要求
核级树脂金属杂质组分应符合表2.8中的技术要求，不超过表中的规定值。
表2.8核级树脂金属杂质组分的技术要求（单位：
mg/kg干树脂）
金属组分
Na
Al
Fe
Cu
重金属（以Pb表示）
阳、阴及氢型混脂树脂
50
Li/OH型混脂
100
（5）关键工艺性能指标的技术要求
核级树脂的抗渗透压冲击能力、溶出物、清洗特性、阴树脂耐热性能和动力学性能等关键的工艺性能指标，应不低于凝结水精处理用树脂，应符合表2.9中的技术要求。
其中，对抗渗透压冲击能力（渗磨圆球率）的技术要求，没有凝结水用树脂高，主要是考虑这些树脂不再生、不反复使用，但对树脂抗渗透压冲击能力要求特别高的放射性净化系统，宜采用渗磨圆球率大于95%的大孔型强酸、强碱树脂。
表2.9核级树脂关键工艺性能指标技术要求
工艺性能指标
抗渗透压冲击能力
（渗磨圆球率，%）
溶出物
（UV254）
清洗特性注1
（5BV电导率，μS/cm）
阴树脂耐热性能
（强碱基团下降率，%）
阴树脂动力学性能
（MTC，×
10-2cm/s）
氢型树脂
≥90注2
≤0.4
4.0
氢氧型树脂
≤0.2
8.0
≤10
≥2.4
H/OH型混脂
≥90
≤0.1
注1：
清洗特性的技术要求，也可采用清洗特性曲线趋稳点指标评价，相应指标值应不低于核电站二回路凝结水用树脂的。
注2：
对树脂抗渗透压冲击能力要求特别高的放射性净化系统，宜采用渗磨圆球率大于95%的大孔型强酸、强碱树脂。
4主要技术内容的说明
无
5验证试验的情况和结果
6采用国际和国外先进标准情况
7与现行法律、法规、政策及相关标准的协调性
本标准《发电厂水处理用离子交换树脂选用导则》，与现行法令、法规、国家标准和行业标准，技术上协调一致，没有矛盾和抵触。
本标准与有几个正在修订的引用标准，由原来的火力发电方面的电力行业标准DL/T系列，纳入国家能源局核电系列，在标准系列编号归类上，需要技术主管部门协调一致。
本标准可作为常规火力发电、核能发电的能源、
升级会员 