核電廠外圍泵房軸封水問題探討

□王福博

一、SEC和CRF系統軸封水供水方式及其存在的問題

(一)SEC和CRF系統軸封水供水方式。二廠擴建機組SEC的軸封水在最初運行的時候是由SEP生活水一路水源供水，后運行過程中發現，假如該SEP管道發生破口或者需要維修，那么SEC泵就會喪失軸封水源。因此，在301、302和401大修的技改中，又增加了一路SEA水源，兩路水源定期切換。而CRF系統軸封水投運開始就一直是SEP和SEA兩路水源定期切換使用。

(二)軸封水過濾器頻繁堵塞。由表格1可知，PX泵房軸封水過濾器大概每年平均要維修55.76次，也就是說不到一周時間就要維修1次，僅僅是因為同一個問題，就產生了這么多的故障，大量增加了運行和維修人員的工作量，也提高了運行成本。如果問題發現得不及時，還很有可能損壞SEC和CRF泵，危及機組正常運行。

(三)管道腐蝕及穿孔。從表2可以看出，2014年之前基本未發生過管道穿孔的情況，之后才逐漸開始發生。在經驗反饋系統里可以查到1、2號機組現在SEP管道腐蝕問題已經極其嚴重，砂眼漏水問題會經常性出現，可見，隨著年份的增長，腐蝕加深，管道穿孔的問題會越加頻繁，有必要盡早采取預防性措施。

二、原因分析

(一)原供水方式概述。如圖2、圖3所示，水廠供水通過SEP/SEA管網最終供給到SEC和CRF軸封水。

表1 PX泵房軸封過濾器維修總覽

表2 PX泵房軸封水管道穿孔故障表

圖1 水廠工藝流程

圖2 CRF泵軸封水示意圖 圖3 SEC泵軸封水示意圖

(三)管道材質選擇不合理。軸封水管線所用材質為20#鋼，原設計只有管道外表面防腐，在管道運行過程中，經常發生腐蝕穿孔現象，同時管道內部銹蝕嚴重，銹滓經常堵塞管道，造成軸封水流量偏小，影響SEC和CRF泵的正常運行。

三、對PX泵房軸封水改進的建議

(一)水質的改進。

1.針對碳濾池跑碳問題。第一，在SEP進入3、4號機組PX泵房的第一個用戶前增加排放口(設置在管道底部)；第二，更換活性炭，在活性炭挖出后檢查底部水帽有無破損；兩個生活水清水池增加擋炭飛堰。

2.針對水中的固體懸浮物，活性炭以及腐蝕產物問題。針對水中的固體懸浮物，活性炭以及腐蝕產物問題可以考慮采用自清洗過濾器。自清洗過濾器克服了傳統過濾器的納污量小、易受污物堵塞、過濾部分需拆卸清洗且無法監控過濾器狀態等眾多缺點，具有對原水進行過濾并自動對濾芯進行清洗排污的功能，且清洗排污時系統不間斷供水，可以監控過濾器的工作狀態，自動化程度很高。清洗過濾損失水量只占過濾水量的0.08～0.6%，覆蓋了由10～3000um的各種過濾精度的需求。

龍灘水電站已經將自清洗過濾器應用于主軸密封供水系統，并取得了良好的效果。擴建機組SEP和SEA管網壓力都要求不小于0.45MPa,自清洗過濾器一般工作壓力在0.2～1MPa,且各種尺寸都涵蓋，使用年限一般都在10年以上，經濟性好，所以可以考慮在SEP和SEA進入PX泵房第一個用戶前加裝自清洗過濾器，并增設其旁路管線。

3.針對鈣、鎂離子結垢以及氯離子誘發的點蝕問題。針對鈣，鎂離子結垢以及氯離子誘發的點蝕問題可以采用電子除垢儀。

(1)阻垢及除垢原理。它的原理是利用綜合電波改變水里的鈣、鎂等離子的物理結構，變成不溶于水的新結晶體，它們會懸浮于水里，不會粘附于管壁上，防止水垢形成。由于鈣鎂等離子從水中析出，水便回復于高溶解狀態，(水本身為高溶解度液體，但會因吸收其它物質而致飽和)，當回復為高溶解狀態的水流經有水垢的管道，便能把水垢溶解并吸收，并于排水時排走，因此，該產品除具有防止水垢形成外，還能有效清除老垢。處理器內的微控制器會自動監視水流速率、水質和濃度等變化，因應情況釋放正確的訊號電波。

(2)阻銹防腐。當水體接受高頻電磁能量的作用后，單個水分子包容了溶解在水中的氧分子，使溶解氧成為了惰性氧，切斷了金屬銹蝕所需氧的來源。同時，高頻電磁波激起的懸垂復合調制頻率的電磁場所產生的“集膚效應”在管壁上聚集了過剩的負電荷，而水內部聚集了過剩的正電荷，水中過剩的正電荷強烈排斥帶正電的同性鐵離子阻止鐵離子從金屬管壁分離進入水中，(系統中產生的黃色銹水就是鐵離子在水中呈現的顏色)。同時壁管上過剩的負電子也不斷吸引帶正電的鐵離子，阻礙鐵離子溶入水中，從而能使原有管壁上的Fe203(紅銹)還原成具有極強耐腐蝕力的黑銹外膜Fe304。

電子除垢儀在制冷和石油化工等經常發生腐蝕結垢問題的領域已經成功應用，擴建機組壓縮空氣系統的冷卻水也應用了電子除垢儀，并且效果良好。電子除垢儀使用年限在15年以上，一次投資，多年受益，電子除垢儀電波可以在水中多向傳播，且可傳播1,000m以上，對流速無要求，適用于各種管徑。所以可以考慮在自清洗過濾器后，PX泵房第一個用戶前加裝電子除垢儀，并增設其旁路管線。

(二)管道材質的改進。SEP和SEA軸封水管線采用的材料都經常出現結垢、穿孔等問題，進而會導致雜質堵塞過濾器，進入機械密封等一系列問題，那么，有什么材料可以代替呢？下面對幾種材料進行分析。

1.316L不銹鋼管。不銹鋼管具有機械強度高、堅固、韌性好、耐腐蝕性好、安裝維護方便，經久耐用等特點。316L的Mo含量使得該鋼種擁有優異的抗點蝕能力，可以安全的應用于含Cl-等鹵素離子環境。運行三處已經在SEC系統2號機組B列對軸封水管線改為316L不銹鋼，觀察1～2周期，確認運行情況良好，可推廣至其他機組。

2.鋼襯塑管。鋼襯塑管是在鋼管內壁襯一定厚度的塑料層復合而成。鋼襯塑管繼承了鋼管和塑料管各自的優點，同時又摒棄了各自的缺點：一是具有優良的物理性能;二是具有極好的耐腐蝕性能;三是機械強度與鋼管相同;四是不積垢，不滋生微生物、保證流體品質;五是耐化學腐蝕、耐土壤和海洋生物腐蝕，耐陰極剝離;六是安裝工藝成熟、方便快捷;七是管壁光滑、提高輸送效率、使用壽命長。

綜上所述，3、4機組可以在維持現在的管線布置不變的基礎上，考慮316L不銹鋼管及鋼襯塑管等替代材質的應用。

四、結語

綜上所述，PX泵房軸封水直接關系著SEC和CRF系統的安全穩定運行。應該從實際問題出發，對存在的問題進行具體分析，并對問題提出具體解決方法，從而保證SEC和CRF系統正常工作，進而保證機組的安全穩定運行。