福清核電站 #1機組二回路水壓試驗水質要求與處理

劉東勇，商永強

(華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州 450015)

0 引言

福建福清核電站一期工程為2臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，采用M310改進工程技術方案，具有良好的安全性和經濟性。根據典型的M310堆型特點，每座反應堆由3個環路組成，每個環路有1臺蒸汽發生器(SG)，型號為55/19B， 3臺蒸汽發生器二次側出口飽和蒸汽共同拖動1臺百萬千瓦級半轉速(1 500 r/min)汽輪發電機組。

核島安裝期間，在蒸汽發生器和與之連接的主蒸汽系統(VVP)、給水流量控制系統(ARE)管線安裝完成后，需要對蒸汽發生器二次側和與之相連接的主蒸汽管道、主給水管道及其相關系統的部分管線進行聯合水壓試驗，以檢查蒸汽發生器二次側管板的緊密性及相關管道的耐壓性。蒸汽發生器屬于核蒸汽供應系統的主要設備，二次側屬于核安全等級2級，RCC-M規范1級，質量等級Q1級。因工作期內SG不容易更換，為保證SG在設計壽命內的可靠性，二回路水壓試驗對試驗用水質要求較高。

1 蒸汽發生器二次側水壓試驗

安裝期間進行的蒸汽發生器二次側水壓試驗既是對蒸汽發生器設備本體緊密性的檢驗，也是對二回路側管道系統安裝質量的檢驗。福清核電站#1機組蒸汽發生器二次側水壓試驗范圍包括：蒸汽發生器二次側，VVP管道，ARE管道及其相關系統的部分連接管道，如圖1所示。

圖1 蒸汽發生器二次側水壓試驗范圍

(1)ARE管道：給水操作平臺閥門至蒸汽發生器之間管道。

(2)VVP管道：試壓邊界為汽輪機進汽閥前堵板處，旁路系統邊界為去凝汽器隔離閥。

(3)其他相關系統管道：輔助給水系統(ASG)、蒸汽發生器排污系統(APG)、化學試劑注射系統(SIR)等部分管道。

蒸汽發生器二次側水壓試驗壓力為12.8 MPa(表壓)，從0 MPa到試驗壓力共設5個壓力平臺，升壓速率不大于0.3 MPa/min，泄壓速率不大于1.0 MPa/min。 蒸汽發生器二次側水壓試驗壓力曲線如圖2所示。

圖2 蒸汽發生器二次側水壓試驗壓力曲線

整個試壓邊界內充滿水后，用臨時水壓試驗泵對蒸汽發生器二次側系統進行升壓。升壓速率及壓力的控制采用動態保壓方式，即在用試壓泵對系統充水的同時，在系統上某一個閥門處進行放水操作，從而保證升壓速率可控。

由圖2可知，水壓試驗共分6個壓力平臺(5個升壓平臺，1個降壓平臺)，在每個壓力平臺都要對整個系統進行全面檢查，尤其要注意蒸汽發生器管板處是否有泄漏。2.0 MPa壓力平臺為初步升壓后的平臺，需要進行全面檢查；5.8 MPa壓力平臺為中間壓力平臺，保壓30 min時進行全面檢查；8.5 MPa為工作壓力平臺，保壓30 min時進行全面密封性檢查；12.8 MPa為強度試驗壓力平臺，保壓10 min后進行全面檢查；然后降壓至8.5 MPa壓力平臺，再次進行全面檢查。因由東方電氣重型機械有限公司承制的紅沿河核電站及寧德核電站蒸汽發生器現場水壓試驗時有泄漏，核安全局要求對已交付現場的福清核電站蒸汽發生器進行復查，故福清核電站#1機組增加6.9 MPa壓力平臺，對蒸汽發生器管子管板封口焊縫進行檢查。

2 蒸汽發生器二次側水壓試驗用水要求

蒸汽發生器二次側系統管道容積較大，整個試壓過程中大約需要充入730 m3的合格除鹽水。根據福建福清核電站一期工程《蒸汽發生器運行維護手冊》的要求：試驗進行時蒸汽發生器及內部除鹽水的溫度為(tkmax+30 ℃)～60 ℃(tkmax為對應側所有承壓件用母材、焊材熔敷金屬及焊接工藝評定時測得的tk(韌脆臨界轉變溫度)最高值，這個溫度應該在水壓試驗前通過復查原材料驗收時記錄的溫度值確定)，考慮一定的安全裕度，試驗時蒸汽發生器壁溫應為30～60 ℃。由于系統向環境散熱也會造成溫降，故充水溫度應略高于此限值。

福清核電站一期工程《調試階段水化學技術規定》中對蒸汽發生器二次側水壓試驗的水質要求做出了具體規定，見表1。

表1 蒸汽發生器二次側水壓試驗水質要求

3 水質調節臨時加藥方案

福清核電站#1機組二回路水壓試驗用水為YA除鹽水廠房來的常規島除鹽水分配系統(SER)除鹽水，其為合格A級除鹽水。A級水水質規定見表2，由表2可知，A級水的pH值、溶解氧含量、氨含量、聯氨含量均不能滿足表1中的水質條件，因此需要對來水進行加熱，添加氨及加聯氨(除氧)進行調節，以滿足蒸汽發生器二次側水質規定。

表2 A級水水質規定

整個二回路水壓試驗裝水量為730 m3，試驗期間要保持一定的排水量。采用常規島除氧器作為供水水箱，其總容積約為708 m3，正常運行有效容積為410 m3，考慮充水液位高于正常油位，水壓試驗期間有效容積約450 m3，殘余容積約200 m3。總的加藥量約450+200+450=1 100 (m3)，所加藥品為w(N2H4)=35% 的聯氨溶液，按照最終水質根據運行電站經驗，聯氨溶液的采購量為500 kg，w(N2H4)=35%，25 kg/桶(分析純級或特定級)。為防止聯氨對pH值的影響達不到10.0～10.5，作為備用另采購一定量的氨水，采購量為20 kg，w(NH3)=25%～30%，10 kg/桶(分析純級或特定級)。

由于福建福清核電站現場加藥取樣間廠房土建嚴重滯后， SIR不可用，因此采用臨時加藥方案，如圖3左側加藥臨時裝置部分所示：臨時加藥裝置與啟動給水系統(APD)加藥根閥連接，將聯氨溶液及氨溶液添加到APD給水泵入口上游，加藥過程與給水加熱同步進行。

圖3 試壓用水制備系統

加藥稀釋水源采用SER除鹽水，通過臨時軟管接至加藥箱。加藥溶液箱由鋼板焊接而成，下部帶有20 cm高的支撐柱，頂部有一個直徑30 cm的開口，便于倒入試劑，開口設置密封性能較好的蓋子。管道與加藥箱焊接在溶液箱底部10 cm處。加藥泵采用計量泵，底部帶有底座，進出口采用法蘭連接，接有簡單的啟停控制開關盒。整個系統保持清潔、無泄漏。

4 水壓試驗用水的制備及水質控制

為滿足水溫要求，需要對水進行加熱處理。利用輔助鍋爐廠房來的輔助蒸汽進行加熱，也采用人工手動控制方式。因福清核電站#1機組常規島現場安裝進度滯后，除氧器不具備連續工作條件，因此不能采用正常運行工況下的除氧器連續加熱加藥制水方式。又因為蒸汽發生器二次側水壓試驗用水量較大，除氧器1箱水不夠，因此采用分次制水方式。

具體制水流程如圖3所示：首先打開SER除鹽水去除氧器進水閥，對除氧器上水至高水位，然后開啟APD給水泵進行小流量循環；緩慢開啟輔助蒸汽去除氧器進汽調節閥，開始對除氧器進行加熱；水溫升至40℃以上時，啟動臨時加藥泵注入適量聯氨及氨水，繼續加熱蒸汽并保持APD給水泵小流量循環；每隔1 h對除氧器取水樣進行檢測，待水質符合表1要求且水溫達到65 ℃時，表明水質合格，停止加熱蒸汽。

根據要求，開啟APD給水泵出口閥，通過ARE管道開始向蒸汽發生器上水。待除氧器水位降至低低水位時，關閉APD給水泵出口閥；繼續按照上述制水流程進行制水上水操作，共進行3次。福清核電站#1機組二回路水壓試驗上水水質檢測結果見表3，各參數測量值均在限值之內，完全滿足蒸汽發生器二次側水壓試驗要求。

表3 蒸汽發生器二次側試壓上水水質

待蒸汽發生器二次側系統試壓管路充滿水，3臺蒸汽發生器頂部排空氣閥連續出水后，上水工作結束，整個制水上水過程耗時1 d。第2天水壓試驗開始前，測量蒸汽發生器壁面溫度在45 ℃，完全滿足蒸汽發生器二次側水壓試驗水溫要求。

系統開始打壓時，還要利用臨時升壓泵向系統內充水升壓。為保證整個系統水質合格，臨時試壓泵取水口放在APD給水泵進口管道濾網處，水質同之前二回路系統充水水質保持一致。

5 水壓試驗過程中水溫控制及水質調節

蒸汽發生器二回路充水完成后，即準備啟動臨時升壓泵，按圖2曲線開始系統升壓操作。因系統充水水質與升壓取用水水質各參數均滿足要求，水質不需要進一步調節。

蒸發器二次側水溫因為系統散熱而有所下降，為了在試驗期間對蒸汽發生器壁面溫度進行監控，對蒸汽發生器表面采用溫度計與點溫儀配合的方式進行溫度測量。

在蒸發器底部APG排污閥處設有臨時排水管道，這是為防止試驗期間蒸汽發生器壁溫下降過多而采取的臨時措施。當蒸發器內水溫下降時，則從APG臨時排水管道處排出部分低溫水，并向系統補充較高溫度的水，通過排低補高而實現蒸汽發生器二次側試壓水溫度可控。

在福清核電站#1機組二回路水壓試驗過程中，3臺蒸汽發生器壁面溫度一直保持在40 ℃以上，較好地滿足了試驗要求，也保證了整個水壓試驗的安全。

6 結束語

福建福清核電站#1機組屬于M310改進型機組，其蒸汽發生器二次側水壓試驗對水質及水溫有較高的要求。試驗準備及實施過程中，在給水系統及加藥系統不具備正常投入的條件下，通過采取臨時措施及手段，使試驗用水溫及水質得到了較好的控制，積累了良好的實踐經驗，可為同類機組類似試驗提供參考。

參考文獻：

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