核電站二回路給水腐蝕產(chǎn)物取樣技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊凱 曹路

摘 要：機(jī)組運(yùn)行期間所產(chǎn)生的給水腐蝕產(chǎn)物會對熱力管道和熱力設(shè)備造成危害，該文介紹了一種針對給水腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行取樣的裝置，該裝置具有取樣代表性高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、自動化程度高的特點，可廣泛應(yīng)用于核電站、常規(guī)火電站以及其他大型工業(yè)鍋爐領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：核電站 腐蝕產(chǎn)物 取樣 過濾

中圖分類號：TG174.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（a）-0071-02

金屬腐蝕的控制在核電機(jī)組的運(yùn)行中有著重要的意義。電廠熱力管道的腐蝕可導(dǎo)致管壁變薄，甚至泄漏，更重要的是腐蝕產(chǎn)物會對汽輪機(jī)葉片造成沖蝕和沉積，從而影響機(jī)組的正常運(yùn)行。對于核電機(jī)組腐蝕產(chǎn)物沉積在蒸汽發(fā)生器的傳熱管束、傳熱管支撐板和管板上[1]，傳熱管束沉積物阻止熱傳遞，傳熱管支撐板沉積物增加水流阻力，雜質(zhì)會在流動閉塞區(qū)域濃縮，并形成侵蝕性溶液，導(dǎo)致U型管局部腐蝕、變薄，甚至一回路放射性物質(zhì)泄漏至二回路，從而對核電機(jī)組的運(yùn)行造成不良影響。

1 腐蝕產(chǎn)物取樣裝置介紹及使用方法

（1）腐蝕產(chǎn)物的監(jiān)測現(xiàn)狀。

目前，在CPR1000核電機(jī)組的設(shè)計階段，只是在主給水母管設(shè)置了濁度儀，加之對于蒸汽發(fā)生器排污水的懸浮物（主要是鐵的化合物）測量頻率很低，大約每年2次，因此難以對排污水中懸浮鐵的變化趨勢以及懸浮物在蒸汽發(fā)生器中的沉積情況進(jìn)行及時跟蹤，有進(jìn)一步改進(jìn)的必要。對于AP1000核電機(jī)組，在系統(tǒng)設(shè)計階段已明確要求需對二回路給水以及蒸汽發(fā)生器排污水中腐蝕產(chǎn)物的量以及變化趨勢進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，從而判斷懸浮物在蒸汽發(fā)生器中的沉積情況。

為滿足特別是核電機(jī)組腐蝕產(chǎn)物監(jiān)測的要求，作者提出了一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的腐蝕產(chǎn)物取樣裝置，該裝置在國內(nèi)為首次研發(fā)，經(jīng)驗證可滿足現(xiàn)場使用要求，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

（2）腐蝕產(chǎn)物取樣裝置工作原理介紹。

如圖1所示，該裝置包括一個取樣流路和一個取樣旁路[2]。主要部件的功能介紹見表1。

取樣過濾器可適用于安裝各種捕捉腐蝕產(chǎn)物的取樣濾片，內(nèi)部設(shè)有高精度濾片托盤，保證取樣濾片在全流量狀態(tài)下工作時，確保濾片不變形不破裂。排污過濾器設(shè)置在取樣過濾器之后，既方便取樣，又能在不取樣或沖洗樣水管路的情況下對自動穩(wěn)流關(guān)斷閥和流量傳感器進(jìn)行保護(hù)。旋塞閥設(shè)置在取樣過濾器之前，便于在開始取樣和終止取樣時快速開關(guān)流路。另外，當(dāng)自動穩(wěn)流關(guān)斷閥在流量控制范圍中調(diào)節(jié)流量時，多余的樣水可通過針型閥從旁路系統(tǒng)排出。

（3）腐蝕產(chǎn)物取樣裝置使用方法介紹。

首先，根據(jù)具體工況要求，在流量積算控制儀上設(shè)置所需樣水流量和需要累積的總流量，在取樣過濾器上安裝各種捕捉腐蝕產(chǎn)物的取樣濾片。由自動穩(wěn)流關(guān)斷閥實時調(diào)整并保持樣水流量恒定、旁路系統(tǒng)排出多余樣水，通過流量傳感器精確測量流量，通過流量積算控制儀積算總流量，到流量積算終點時自動關(guān)閉取樣支路，并輸出報警信號，工作人員到現(xiàn)場提取取樣濾片到實驗室進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物分析，確定腐蝕產(chǎn)物的類型和含量。根據(jù)實驗室分析所知的腐蝕產(chǎn)物取樣量以及積算控制儀積算所知的樣水總流量，通過計算可得出腐蝕產(chǎn)物的濃度，進(jìn)而進(jìn)行后續(xù)分析。

2 試驗驗證

為驗證腐蝕產(chǎn)物取樣裝置的可用性及實際操作方法的可行性，在某電廠進(jìn)行了主給水腐蝕產(chǎn)物的取樣試驗驗證：采用0.45 μm過濾膜片，保證流量傳感器流量F=100～200 mL/min（起始流量設(shè)定為200 mL/min），運(yùn)行24 h（如膜片堵塞，適當(dāng)調(diào)節(jié)閥門，保證流量不小于100 mL/min），運(yùn)行時每4 h取旁路樣水及過濾后樣水各100 mL分析全鐵[3]；運(yùn)行時間結(jié)束后，采用王水溶解，分析過濾膜上的鐵量。根據(jù)過濾樣水體積算出樣水鐵含量，比較旁路樣水平均全鐵與過濾后樣水鐵含量，結(jié)果見表2、表3。

樣水全鐵和裝置后排水全鐵的趨勢對比見圖2。

以上試驗結(jié)果表明，該裝置對腐蝕產(chǎn)物的過濾效果較好，可以對80%以上的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行有效地富集和取樣，同時，在樣水鐵含量變化時，捕捉率依然較高，能夠反映給水中懸浮鐵的變化趨勢，可滿足實際使用需要。

3 結(jié)語

該新型腐蝕產(chǎn)物取樣裝置的研發(fā)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，具有取樣效果好、操作便利、自動化水平高的特點，可以對機(jī)組給水中的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行有效取樣，結(jié)合實驗室分析數(shù)據(jù)可為機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測提供可靠的依據(jù)。該新型裝置不僅可應(yīng)用于核電站、常規(guī)火電站，而且在大型工業(yè)鍋爐的腐蝕防護(hù)領(lǐng)域也可有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]廣東核電培訓(xùn)中心.900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2004.

[2]ASTM D6301-2013，Standard Practice for Collection of On-Line Composite Samples of Suspended Solids and Ionic Solids in Process Water[S].2013.

[3]DLT 502-2006，火力發(fā)電廠水汽分析方法[S].2006.