某機組大修后啟動階段二回路水化學控制策略

張振宇,何 慶,閆 明

(1.中核核電運行管理有限公司 浙江 嘉興 314300;2.中國核動力研究設計院第一研究所 四川 成都 610213)

0 引 言

二回路水質控制是電廠大修啟動階段水質控制的重點與難點。大修期間二回路系統設備開口多，檢修內容復雜，需高度關注大修期間會影響水質的技改工作、維修及在役檢查工作和啟動階段二回路水質狀況，為正常運行期間的水質狀況打下好的基礎(以某1 000 MW機組為例)。如圖1所示：

圖1 二回路系統流程圖

為保障機組安全穩定運行，實現年度發電量目標，滿足電網發電的需要，保障疫情過后開復工的需求。在確保大修質量的基礎上，各機組大修目標工期會根據大修進度提前完成。在機組大修過程中，二回路設備開口多，在役系統檢查等多少會有輔助化學材料使用后的殘留物。如果啟動階段未進行大流量連續沖洗或沖洗時間不足，會造成機組啟動期間伴隨功率提升水質出現惡化。延長了水質處理時間，制約機組功率提升進度。優化二回路啟動階段工作(比如：精處理ATE混床的分離與再生的優化、建立大修期間相關設備保養的計劃、窗口的制定等)，以確保證水質正常。

1 二回路水質差原因分析

大修期間，由于二回路系統設備需要開口檢修，使用的化學品與檢修輔助材料比正常運行期間要多，包括：密封膠、密封墊片、焊接材料、除銹劑、潤滑脂等。這些化學品往往都含有硫、氯、鈉、硅等成分，有的含量還較高，如沖洗時間不足，伴隨啟動時逐步提升的機組功率，在高溫高壓下殘留物會發生分解，釋放出鈉、氯、硫酸根，超出控制值。

2 二回路水質差危害分析

二回路的水質直接關系到蒸汽發生器運行的可靠性，這是由于在蒸汽發生器運行過程中存在著一些化學反應，會產生氫氧化合物(游離苛性物質)，它的過量濃集就會使蒸汽發生器管子因晶間應力腐蝕而損壞。如：Na+鈉離子：鈉離子可以隱藏在縫隙中并形成高堿性環境，氫氧化鈉的產生會引起銦科鎳合金的堿性應力腐蝕。Cl-氯離子：氯化物可以在縫隙中形成酸性物質，會加速金屬的腐蝕，特別是有氧存在時。SO42-硫酸根：會對結構材料形成晶間腐蝕，可使SG傳熱管發生點腐蝕。鐵：是主要的腐蝕產物和轉移物，腐蝕產物在傳熱管或限流區沉積會降低傳熱效率和形成垢下腐蝕，所以要盡可能的減少腐蝕產物的產生和轉移。[3]Na+、Cl-、SO42會導致蒸汽發生器傳熱管腐蝕以及其它設備上產生應力腐蝕裂紋，因此必須在機組啟動階段將這些化學參數指標控制在期望值以下。

3 二回路水質控制策略：

3.1 二回路啟動后精處理ATE混床的分離與再生的優化

正常失效高速混床的陰/陽樹脂，由值班人員在PLC控制畫面上，人工啟動樹脂再生程序，將高速混床的樹脂轉移至體外的樹脂分離塔內，樹脂經反復擦洗、水力分層后，陰樹脂轉入陰再生塔進堿(3.5%～ 5.5%NaOH)再生，陽樹脂轉入陽再生塔進酸(3.5% ～ 5.5%H2SO4)再生，陰/陽樹脂經反復清洗合格后，轉入樹脂貯存塔混合備用。(工藝運行方式無特殊改進)

需采取措施：

3.1.1 避免大修期間維修或在役檢查使用多量的油性物質后，造成ATE樹脂油污染的情況，在分離過程中觀察到樹脂抱團、分離末期仍有樹脂漂浮、懸浮、聚團現象，污染后的樹脂，陰陽聚團，難以分離，形成一定程度的交叉污染，是混床出水Na+偏高的主要原因。制定以去除樹脂油污染的操作工藝，并制定專門的再生方案。[1]

3.1.2 建議應盡量增加分離層厚度，延長擦洗、正洗時間確保陰陽樹脂有效分離

3.2 建立大修期間相關設備保養的計劃、窗口的制定

3.2.1 根據大修工期及容器可具備的保養時間決定是否進行保養，若容器保養時間小于3天或人孔門不打開，則不進行保養。

3.2.2 由于氮氣具有窒息風險，出于安全考慮，容器干保養均使用壓空氣源；

3.2.3 由設備管理相關部門牽頭在大修前組織相關部門進行專項討論，制定二回路保養計劃和方案，確保大修期間二回路容器保養得到有效實施。從工業安全、實施可操作性等角度考慮，短期的保養優先采用壓空吹掃的方式進行保養，要求濕度小于60%或不大于環境濕度[2]以達到抑制腐蝕、優化水質的目的，依大修安排、設備檢修時間、重要性、材質等進行分類，優化保養計劃。

3.3 優化二回路啟動期間各階段的水質規范

3.3.1 二回路整體沖洗環路：

沖洗環路1：高加給水系統AHP的水通過凝結水系統CEX→高加給水系統AHP→主給水流量控制系統ARE返回凝結水系統CEX

沖洗環路2：除氧器系統ADG的水通過凝結水CEX→低壓給水系統ABP→除氧器系統ADG利用除氧器系統ADG泵返回凝結水系統CEX

沖洗環路3：給水加熱器輸水回收系統ACO疏水水箱沖洗與循環

沖洗環路4：汽水分離再熱器系統GSS疏水水箱沖洗與循環

3.3.2 二回路循環沖洗

關鍵：沖洗范圍要不留死角在條件具備的情況下，凝汽器應盡可能早的進水，進行換水、循環沖洗并取樣分析鐵離子含量水質合格才能進入下一循環沖洗，逐步進行；

經過循環沖洗、換水，二回路系統鐵離子含量小于500μg/kg后，盡早投運精處理ATE系統，以便在盡可能短的時間內降低其它雜質離子的含量。

精處理系統ATE投運后，取樣分析凝結水系統CEX、除氧器系統ADG或高加給水系統AHP：

期望值：Na+<1 μg/kg；Cl-<3 μg/kg；SO42-<3 μg/kg

一般冷態水質很容易合格，大修期間未出現過制約，難點在于除氧器系統ADG熱態。

步驟：第一罐熱水直接排空至常規島廢液收集系統SEK、后續根據取樣結果：

如果除氧器鐵離子大于1 000 μg/kg ，則需要將本罐除氧水排空，再次進行制水操作；

如果除氧器鐵離子小于1 000 μg/kg ，則將除氧器內的熱水排入真空狀態下凝結水系統CEX并通過精處理系統ATE全流量凈化，直至冷態水質合格。

除氧器水質合格后，進行高加給水系統AHP的含氧水置換，接下來就可以供水給蒸汽發生器系統APG

重要泵前后管道的沖洗(三臺電動主給水泵系統APA泵與三臺凝結水系統CEX泵)

對凝結水系統CEX泵進出管道進行沖洗；特別是切換備用泵運行。

對電動主給水泵系統APA泵進出管道進行沖洗；特別是切換備用泵運行。

除氧器系統ADG或高加給水系統AHP：Fe<100 μg/kg, 允許啟動電動主給水泵系統APA泵。

3.3.3 二回路除氧階段

啟動除氧循環泵對ADG除氧器進行熱力除氧時，添加聯氨進行化學除氧，使二回路溶解氧含量盡快小于100 μg/kg。

蒸汽發生器系統APG供水切換前主給水流量控制系統ARE水質控制

在蒸汽發生器系統APG給水由輔助給水系統ASG切換至啟動給水泵系統APD之前，需對啟動給水泵系統APD水質進行監測。

在啟動給水泵系統APD(輔助給水系統ASG)切換至主給水流量控制系統ARE之前，需往主給水添加氨與聯氨。

當主給水流量控制系統ARE(除氧器系統ADG或凝結水系統CEX)滿足下列規范時，蒸汽發生器系統APG供水可以由啟動給水泵系統APD(輔助給水系統ASG)切換到主給水流量控制系統ARE運行，切至主給水流量控制系統ARE后，將蒸汽發生器系統APG非再生式熱交換器001RF切換至再生式熱交換器002RF，并提高排污流量至70t/h(最大排污流量)，排污水回收至凝結水系統CEX。[4]

pH:9.4～10.0 ； λ+:<1.0μS/cm

Na+:<1μg/kg； Cl-:<3μg/kg

SO42-:<3μg/kg； O2:<100μg/kg

汽水分離器疏水和高加疏水回收

機組功率50%FP前，汽水分離器疏水、高加疏水回收到凝汽器，回收到凝汽器的疏水，通過精處理系統ATE全流量處理可以得到凈化而不影響給水水質，功率升到50%FP后再將疏水切到除氧器系統ADG。

整個功率提升期間，隨著功率的上升運行人員應提高精處理系統ATE處理流量(精處理系統ATE流量應始終保持比凝結水流量大100t/h以上)。

3.4優化啟動階段二回路沖洗方式，盡快達到可以投精處理系統ATE的標準

3.4.1 大修期間二回路會潛在影響水質的輔助化學材料使用量控制(包括在役檢查和焊接材料等)，或做好這些輔助化學材料使用殘留物后的除鹽水擦洗工作；

3.4.2 對于大修期間增設的技改系統與設備，提前做好新系統設備的沖洗排放工作，使雜質提前釋放；

3.4.3 加強二回路各系統的循環沖洗，先設備，再小系統、中系統、大系統沖洗，多沖洗排放沖洗范圍要不留死角，備用泵、備用管路及時切換連續沖洗；

4 結束語

啟動階段的二回路沖洗應確保大流量、高流速連續沖洗、沖洗時間要充足，尤其注意泵用管路設備的無死角沖洗。對于技改等新增設備的清洗予以關注，加強啟動階段二回路各系統水質檢測，尤其是疏水水質避免導致水質惡化。