蒸汽發(fā)生器二次側打壓試驗水溫控制與水質調節(jié)

肖 波，劉東勇

（1.福建福清核電有限公司，福建 福清 350318；2.中國核電工程有限公司，北京 100048）

蒸汽發(fā)生器二次側打壓試驗水溫控制與水質調節(jié)

肖 波1，劉東勇2

（1.福建福清核電有限公司，福建 福清 350318；2.中國核電工程有限公司，北京 100048）

M310型機組蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗，是對蒸汽發(fā)生器二次側管板的嚴密性及相關系統(tǒng)耐壓性的驗證。由于蒸汽發(fā)生器的重要性，其水壓試驗用水對溫度及水質有著嚴格的要求。通過對福清核電1號機組二回路水壓試驗水溫控制和水質調節(jié)的探討，有助于對M310型機組蒸汽發(fā)生器水壓試驗準備工作起到良好的指導意義。

蒸汽發(fā)生器；水壓試驗；水溫控制；水質調節(jié)

福清核電一期工程為兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，采用M310加改進工程技術方案，具有良好的安全性和經(jīng)濟性。根據(jù)典型M310堆型特點，每座反應堆由3個環(huán)路組成，每個環(huán)路有1臺蒸汽發(fā)生器（型號：55/19B），3臺蒸汽發(fā)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(fā)電機組。

核島安裝期間，在蒸汽發(fā)生器和與之連接的主蒸汽管線（VVP）、主給水管線（ARE）安裝完成后，需要對蒸汽發(fā)生器二次側和與之相連接的主蒸汽、主給水管道及其相關系統(tǒng)的部分管線進行聯(lián)合水壓試驗，其主要目的是檢查蒸汽發(fā)生器二次側管板的緊密性及相關管道的耐壓性。

蒸汽發(fā)生器屬于核蒸汽供應系統(tǒng)的主要設備，二次側屬于核安全等級2級，RCC-M規(guī)范1級，質量等級Q1級。因工作期內不容易更換，為保證SG在設計壽命內的工作可靠性，二回路水壓試驗對試驗用水溫度和水質要求較高。

1 蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗

在安裝期間的蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗，既是對蒸汽發(fā)生器設備本體緊密性的檢驗，也是對二回路側管道系統(tǒng)安裝質量的檢驗。福清核電1號機組核島側安裝承包商為中國核工業(yè)二三建設有限公司，常規(guī)島側安裝承包商為中國核工業(yè)五建設有限公司。設備供貨商東方重機派代表參加現(xiàn)場水壓試驗，國家核安全局華東監(jiān)督站派工作人員進行現(xiàn)場見證。

蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗范圍包括蒸汽發(fā)生器二次側、主蒸汽管線（VVP）、主給水管線（ARE）及其相關系統(tǒng)的部分連接管道（見圖1）。

1）ARE系統(tǒng)：給水操作平臺閥門ARE056VL、ARE058VL、ARE052VL、ARE054VL、ARE060VL、ARE062VL至蒸汽發(fā)生器之間管道。

2）VVP系統(tǒng)：試壓邊界為汽輪機進汽閥前堵板處，旁路系統(tǒng)邊界為去凝汽器隔離閥GCT101VV、GCT102VV、GCT103VV、GCT104VV、GCT105VV、GCT106VV、GCT107VV、GCT108VV、GCT109VV、GCT110VV、GCT111VV、GCT112VV。

3） 其他相關系統(tǒng)：ASG、APG、SIR等部分管道。

蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗壓力為12.8 MPa.g（根據(jù)福建福清核電廠一期工程《蒸汽發(fā)生器運行維護手冊》（CFC A版）），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（見圖2）。

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

圖1 蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗范圍簡圖Fig.1 The range of steam generator secondary side hydrostatic test

圖2 蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗壓力曲線Fig.2 The pressure curve of steam generator secondary side hydrostatic test

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(tǒng)進行全面檢查，尤其是蒸汽發(fā)生器管板處，要注意是否有泄漏發(fā)生。其中，2 MPa壓力平臺為初步升壓后的全面檢查；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。6.9 MPa壓力平臺為福清核電項目增加壓力平臺。因由東方重機承制的紅沿河核電站及寧德核電站蒸汽發(fā)生器在進行現(xiàn)場水壓試驗時發(fā)生泄漏，核安全局要求對已交付現(xiàn)場的福清核電蒸汽發(fā)生器進行復查，故而福清核電1號機組增加6.9 MPa壓力平臺，對蒸汽發(fā)生器管子管板封口焊縫進行檢查。

2 蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗用水要求

經(jīng)過計算，充滿整個試壓系統(tǒng)大約需要準備合格水量為730 m3。根據(jù)福建福清核電廠一期工程《蒸汽發(fā)生器運行維護手冊》（CFC A版）要求：試驗進行時要求蒸汽發(fā)生器及內部除鹽水的溫度在RTNDT+（30～60 ）℃之間（RTNDT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RTNDT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）?？紤]一定的安全裕度，試驗時蒸汽發(fā)生器壁溫應在30～60 ℃。由于系統(tǒng)向環(huán)境散熱也會造成的溫降，故充水溫度則應略高于此限值。

福建福清核電廠一期工程《調試階段水化學技術規(guī)定》（CFC A版）明確規(guī)定了試驗用水質（見表1）。

表1 蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗水質要求Table1 The water quality requirements for the steam generator secondary side hydrostatic test

3 水質調節(jié)臨時加藥方案

福清核電1號機組二回路水壓試驗用水為YA除鹽水廠房來SER除鹽水，為合格A級除鹽水。參照表2，A級水pH值、溶解氧含量、氨、聯(lián)氨含量均不能滿足表1中水質條件。因此需要對來水進行加熱、添加氨及加聯(lián)氨（除氧）進行調節(jié)，以滿足蒸汽發(fā)生器二次側水質規(guī)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(guī)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。

總的加藥水體積約為：

450+200+450=1 100 m3所加藥品為：

35%聯(lián)氨溶液（N2H4）按照最終水質聯(lián)氨濃度150 ppm計算，需添加水合聯(lián)氨約為：

1100 m3×150 ppm÷35%=471.4 kg根據(jù)運行電站經(jīng)驗，聯(lián)氨溶液生產(chǎn)商選擇西隴化工股份有限公司，產(chǎn)品規(guī)格：濃度35%，包裝25 kg/桶（分析純級或特定級），采購數(shù)量500 kg。為防止聯(lián)氨對pH值貢獻達不到10.0～10.5，作為備用另采購一定量氨水，采購量為20 kg，產(chǎn)品規(guī)格：濃度25%～30%，包裝10 kg/桶（分析純級或特定級），生產(chǎn)商選擇西隴化工股份有限公司。

由于福清核電現(xiàn)場加藥取樣間廠房MP土建嚴重滯后，SIR加藥系統(tǒng)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APD啟動給水系統(tǒng)加藥根閥連接，將聯(lián)氨及氨溶液添加到APD泵入口上游，加藥過程與給水加熱同步進行。

加藥稀釋水源采用SER除鹽水，通過臨時軟管接至加藥箱。加藥溶液箱用鋼板焊接而成，下部帶有20 cm高支撐柱，頂部有一直徑30 cm的開口，便于倒入試劑，開口設置密封性能較好的蓋子，可蓋緊。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?？刂崎_關盒。整個系統(tǒng)保持清潔，無泄漏。

表2 A級水水質規(guī)定Table2 Quality regulations for class-A water

4 試壓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。加熱熱源利用VA輔助鍋爐廠房來輔助蒸汽進行加熱，也采用人工手動方式控制。因福清核電1號機組常規(guī)島現(xiàn)場安裝進度滯后，除氧器不具備連續(xù)工作條件，因此不能采用正常運行工況下的除氧器連續(xù)加熱加藥制水方式。又因為蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗用水量較大，除氧器一箱水不夠，因此采用分次制水方式。

圖3 試壓用水制備系統(tǒng)示意圖Fig.3 The schematic for the preparation system of the water pressure test

具體制水流程參見圖3，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；然后啟動APD給水泵進行小流量循環(huán)；緩慢開啟輔助蒸汽去除氧器進汽調節(jié)閥，開始對除氧器進行加熱；觀察水溫升至40 ℃以上時，啟動臨時加藥泵注入適量聯(lián)氨及氨水，繼續(xù)蒸汽加熱及APD泵小流量循環(huán)；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，停止蒸汽加熱。

根據(jù)要求，開啟APD啟動給水泵出口閥，通過ARE給水流量控制系統(tǒng)管道開始向蒸汽發(fā)生器上水。待除氧器水位降至低低水位時，關閉APD泵出口閥；繼續(xù)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1號機組二回路水壓試驗上水水質檢測結果如表3所示，各參數(shù)測量值均在限制之內，完全滿足蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗要求。

待蒸汽發(fā)生器二次側系統(tǒng)試壓管路充滿水，3臺蒸汽發(fā)生器頂部排空氣閥連續(xù)出水后，則上水工作結束，整個制水上水過程耗時一整天。第二天，水壓試驗開始前，測量蒸汽發(fā)生器壁面溫度在45 ℃，完全滿足蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗水溫要求。

系統(tǒng)開始打壓，還要利用臨時升壓泵向系統(tǒng)內充水升壓。為保證整個系統(tǒng)水質合格，臨時試壓泵取水口放在APD啟動給水泵進口管道濾網(wǎng)處，水質與之前二回路系統(tǒng)充水水質保持一致。

表3 蒸汽發(fā)生器二次側試壓上水水質Table3 The water quality for the steam generator secondary side hydrostatic test

5 試壓過程中水溫控制及水質調節(jié)

蒸汽發(fā)生器二回路充水完成后，即準備啟動臨時升壓泵按照圖2曲線開始系統(tǒng)升壓操作。因系統(tǒng)充水水質與升壓取用水水質均經(jīng)過檢測，pH值、溶解氧含量、氨、聯(lián)氨含量等參數(shù)均滿足要求，水質不需要進一步調節(jié)。

蒸汽發(fā)生器二次側水溫則因為系統(tǒng)散熱而有所下降。為了在試驗期間對蒸汽發(fā)生器壁面溫度進行監(jiān)控，對蒸汽發(fā)生器表面采用溫度計與點溫儀配合的方式進行溫度測量。

在蒸汽發(fā)生器底部APG排污系統(tǒng)排污閥處設有臨時排水管道，這是為防止試驗期間蒸汽發(fā)生器壁溫下降過多而做的臨時措施。假如當蒸汽發(fā)生器內水溫下降時，則從APG臨時排污管道處排出部分低溫水，并向系統(tǒng)補充較高溫度的水，通過排低補高從而實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器二次側試壓水溫度可控。

在福清核電1號機組二回路水壓試驗過程中，3臺蒸汽發(fā)生器壁面溫度一直保持在40 ℃以上，較好地滿足試驗文件要求，也保證了整個水壓試驗的安全進行。

6 結束語

福清核電1號機組屬于M310改進型機組，其蒸汽發(fā)生器二次側水壓試驗對水質及水溫有著較高的要求。在實際試驗準備及實施過程中，通過采取部分臨時措施及手段，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(jīng)驗，為同類機組類似試驗提供參考。

[1] 中國核動力研究設計院. 蒸汽發(fā)生器設備規(guī)格書[R].（Nuclear Power Institute of China. Technical Specification For Steam Generator[R].）

[2] 中國核動力研究設計院. 蒸汽發(fā)生器運行維護手冊[R].（Nuclear Power Institute of China. EOMM For Steam Generator[R].）

[3] 中國核電工程有限公司. 調試階段水化學技術規(guī)定[R].（China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd. Water Chemical Technical Specification For Commissioning Stage[R].）

The Temperature Control and Water Quality Regulation for Steam Generator Secondary Side Hydrostatic Test

XIAO Bo1，LIU Dong-yong2
（1.Fujian Fuqing Nuclear Power Plant，F(xiàn)uqing of Fujian Prov. 350318，China；2.China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）

The secondary side hydrostatic test for the steam generator of M310 unit is to verify the pressure tightness of steam generator secondary side tube sheet and related systems. As for the importance of the steam generator, the water temperature and water quality of hydrostatic test has strict requirements. The discussion on the water temperature control and water quality regulation for the secondary loop hydrostatic test of Fuqing Unit 1 contribute greatly to the guiding work for the preparation of the steam generator pressure test for M310 unit.

steam generator；hydrostatic test；water temperature control；water quality regulation

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617(2014)03-0250-06

TM623

A

1674-1617(2014)03-0250-06

2014-04-11

肖 波（1976—），男，湖南永州人，高級工程師，本科，從事核電廠常規(guī)島調試與運行工作。