某核電廠定子繞組防腐技術(shù)分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化

馬強(qiáng)志

摘 要：某核電廠對機(jī)組定子冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)降低定子冷卻水溶解氧的目的，以滿足定子冷卻水水質(zhì)要求;通過增設(shè)在線溶解氧表對定子冷卻水的溶解氧進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，優(yōu)化了系統(tǒng)的監(jiān)控方式;通過增設(shè)一路低溶解氧含量的凝結(jié)水補(bǔ)水方案，保障了機(jī)組運(yùn)行期間補(bǔ)水水質(zhì)，使機(jī)組的可靠性大大提高。

關(guān)鍵詞：定子冷卻水;溶解氧;溶氧表;發(fā)電機(jī)

引言

某核電廠常規(guī)島采用哈電股份的百萬千瓦級汽輪發(fā)電機(jī)組。該方案要求定子冷卻水[1]的水質(zhì)為低電導(dǎo)率，以避免放電;銅材基本無腐蝕，以防止空芯銅導(dǎo)線內(nèi)部結(jié)垢、堵塞。其它適用該類型發(fā)電機(jī)組的核電廠的除鹽水分配系統(tǒng)根據(jù)用戶需求，可以制備溶解氧含量低于100ppb的除鹽水，從而越過了溶解氧含量為400ppb銅易腐蝕區(qū)，只需經(jīng)過定子冷卻水系統(tǒng)簡單的處理，即可滿足定子冷卻水水質(zhì)指標(biāo)。而該核電廠的除鹽水分配系統(tǒng)參照參看電站設(shè)計(jì)，不具備除氧功能，除鹽水溶解氧含量達(dá)到飽和（約8000ppb）。汽輪機(jī)廠家和設(shè)計(jì)院都不能肯定系統(tǒng)本身可以將溶解氧降至20ppb以下;同時也無法確定在經(jīng)過400ppb的高腐蝕區(qū)時，是否會引起系統(tǒng)的嚴(yán)重腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致空芯銅導(dǎo)線腐蝕、堵塞等問題的發(fā)生。

1? 發(fā)電機(jī)定子冷卻水運(yùn)行方式

1.1中性除氧運(yùn)行方式[2]

將定子冷卻水系統(tǒng)的電導(dǎo)率控制在0.3μs/cm以下;溶解氧小于20μg/l;該方法即為國內(nèi)部分核電廠定子冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行方式。

優(yōu)點(diǎn)：

a、電導(dǎo)率極低，可以保證較好的絕緣性;

b、可以有效防止銅導(dǎo)線腐蝕。

缺點(diǎn)：若冷卻水系統(tǒng)密封失效，空氣將進(jìn)入定子冷卻水系統(tǒng)，引起溶解氧超標(biāo)。同時，空氣中的CO2還可引起PH明顯下降，使銅的腐蝕速率劇增，有可能使銅導(dǎo)線內(nèi)沉積氧化銅和氧化亞銅垢。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溶解氧濃度上升時，應(yīng)及時分析原因并進(jìn)行消缺。

1.2堿性運(yùn)行方式

由《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水值及系統(tǒng)技術(shù)要求》可知，當(dāng)定子冷卻水的PH值控制在8.0～9.0時，對水中的溶解氧沒有要求，并可有效防止銅腐蝕。目前國內(nèi)主要有兩種堿化方式：

a、向水中加入一定量的稀NaOH溶液。

b、冷卻水系統(tǒng)的離子交換混床選用Na型和H型陽樹脂，OH型陰樹脂，并調(diào)整Na型和H型混合陽樹脂的比例，利用系統(tǒng)中腐蝕產(chǎn)物與鈉型樹脂交換后釋放的微量NaOH進(jìn)行PH調(diào)節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)對空氣的進(jìn)入不敏感，在PH為8.5～9時，含氧量對銅的腐蝕速率的影響相對較小;另外，由于加入了微量的NaOH，使得整個系統(tǒng)具有較大的緩沖作用。

缺點(diǎn)：PH調(diào)節(jié)范圍較窄，不易控制。

2? 方案比選：

針對上述兩種處理方法，鑒于該核電廠不具備提供低氧除鹽水的前提，設(shè)計(jì)院積極推動廠家采用第二種方案調(diào)控定子冷卻水，該方案可有效的防止銅腐蝕，且對水中的溶解氧含量無硬性要求。但由于補(bǔ)水為二級除鹽水，若只選用離子床調(diào)節(jié)PH，將使調(diào)節(jié)周期過長;若增設(shè)NaOH加藥裝置，對系統(tǒng)改動又較大，經(jīng)過細(xì)致分析，出于可行性以及工程影響方面的考慮，不適宜采用。

最終，經(jīng)過多方努力，在第二次定子冷卻水系統(tǒng)專題協(xié)調(diào)會期間，經(jīng)發(fā)電機(jī)技術(shù)提供方澄清，證明該核電廠的定子冷卻水系統(tǒng)利用道爾頓分壓定律和亨利定律，通過充排氫氣的方法，只需消耗10～20m3的氫氣即可將定子冷卻水系統(tǒng)的溶解氧含量降至20ppb以下，從而滿足系統(tǒng)的運(yùn)行要求，并提供了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。最終，發(fā)電機(jī)廠通過接口單重新提交了定子冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水要求。

但考慮正常運(yùn)行期間的補(bǔ)水需求，若補(bǔ)充溶解氧含量飽和的除鹽水，勢必影響定子冷卻水質(zhì)波動，進(jìn)而影響機(jī)組運(yùn)行。因此，我司要求設(shè)計(jì)院對定子冷卻水系統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化，以彌補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足，優(yōu)化方案如下：一是增設(shè)在線溶解氧表，從而實(shí)現(xiàn)對定子冷卻水系統(tǒng)溶解氧的實(shí)時監(jiān)控;該方案已落實(shí)在設(shè)計(jì)文件中;二是增設(shè)低溶解氧含量的凝結(jié)水補(bǔ)水方案，從而保證機(jī)組正常運(yùn)行期間定子冷卻水的補(bǔ)水達(dá)標(biāo)。

結(jié)束語：

定子冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)控在國內(nèi)外核電站中存在多種處理方案。但近一半機(jī)組采用低氧中性方案。但補(bǔ)水溶解氧含量較高，本項(xiàng)目利用系統(tǒng)自身功能實(shí)現(xiàn)降低溶解氧含量的目的，有效節(jié)約了投資;同時，增設(shè)在線溶解氧表，優(yōu)化了監(jiān)控手段;增補(bǔ)一路低溶解氧含量的凝結(jié)水補(bǔ)水方案，大大提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。該方案對后續(xù)核電建設(shè)極有參考價值和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐放. 定子冷卻水水箱補(bǔ)水控制系統(tǒng)的改進(jìn)[J]. 哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，2014（15）.

[2]馬飛. 一種發(fā)電機(jī)定子冷卻水低溶氧控制方法探討[J]. 江蘇核電有限公司，2017，（03-0056-03）.

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000）