AP1000機組二回路沖洗的分析

羅吉江，劉永峰，趙正清

（山東核電有限公司，山東 煙臺 265116）

AP1000機組二回路沖洗的分析

羅吉江，劉永峰，趙正清

（山東核電有限公司，山東 煙臺 265116）

在對蒸汽發(fā)生器進水沖洗及水壓試驗時，進入蒸汽發(fā)生器的水質(zhì)必須滿足相應的要求，這就要求對凝結(jié)水系統(tǒng)、主給水系統(tǒng)進行有效的沖洗。文章介紹了AP1000核電機組在二回路沖洗過程中的準備工作、沖洗路徑、沖洗過程中采用的沖洗方法；同時對二回路聯(lián)合沖洗時的驗收標準和沖洗后的保養(yǎng)進行說明；重點對二回路沖洗過程出現(xiàn)的問題進行了經(jīng)驗反饋，為后續(xù)機組的系統(tǒng)沖洗和調(diào)試工作具有一定的借鑒意義。

AP1000；二回路；沖洗；經(jīng)驗反饋

AP1000核電機組的二回路沖洗主要是對凝結(jié)水系統(tǒng)和主給水系統(tǒng)進行沖洗，采用冷、熱態(tài)結(jié)合的沖洗方法，以去除管路內(nèi)建安期間未移除的異物、鐵屑、焊渣等物，沖洗最終目的是達到AP1000的二回路水質(zhì)標準，滿足蒸汽發(fā)生器沖洗和水壓試驗的供水要求。在二回路沖洗期間，出現(xiàn)了管道振動大、凝汽器補水能力不足等問題，通過分析、論證，最終解決了問題，對后續(xù)機組的調(diào)試具有借鑒意義。

1 系統(tǒng)簡介

AP1000凝結(jié)水系統(tǒng)由1臺三殼體的凝汽器、3臺50%容量的凝結(jié)水泵、四級低壓加熱器、1臺除氧器及相關的管道、閥門等組成。低壓缸的排汽在凝汽器中凝結(jié)為水后匯集到凝汽器熱井，經(jīng)過凝結(jié)水泵升壓后分別流經(jīng)軸封加熱器、凝結(jié)水精處理裝置及1、2、3、4號低壓加熱器，最后進入除氧器；在凝結(jié)水精處理后布置凝結(jié)水再循環(huán)管道，確保凝結(jié)水泵運行時的最小流量；每臺主給水前置泵入口管引出一路管道 （稱之為短循環(huán)），根據(jù)水質(zhì)情況可將除氧器的水排至凝汽器或汽機房排汽、疏水和泄壓系統(tǒng)。凝汽器的水位控制通過精處理后凝結(jié)水母管至除鹽水分配系統(tǒng)的溢流管線和來自除鹽水分配系統(tǒng)的補水管線來實現(xiàn)。凝汽器的補水管線一路為管徑DN100的正常補水管路，一路為管徑DN350的危急補水，正常運行時凝汽器處于真空狀態(tài)，凝汽器補水的動力依靠高度差與壓差進行補水；二回路沖洗階段僅依靠凝結(jié)水儲存箱與凝汽器的高度差進行補水［1］。

主給水系統(tǒng)采用母管制，每臺機組配置3臺33．3%容量的電動定速給水泵組。前置泵將來自除氧器的水升壓后提供給主給水泵，3臺給水泵出水匯至一根母管后流經(jīng)兩列高加，再由主給水母管分成兩根支管進入兩臺蒸汽發(fā)生器。給水母管上另設一路排至凝汽器或汽機房排汽、疏水和泄壓系統(tǒng)的管路 （即長循環(huán)管路），完成啟動時給水品質(zhì)的調(diào)節(jié)。二回路沖洗流程如圖1所示。

圖1 二回路沖洗流程簡圖Fig．1 The process of the secondary loop flushing

2 二回路沖洗的準備

2．1 人員的準備

二回路沖洗工作既有調(diào)試隊內(nèi)部電氣、儀控和工藝專業(yè)的多專業(yè)協(xié)作，又有運行部、工程公司、施工單位等相關單位、部門的復雜接口關系；同時二回路沖洗涉及系統(tǒng)接口較多，如凝結(jié)水系統(tǒng)、主給水系統(tǒng)、除鹽水分配系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。這些情況都對參加二回路沖洗的相關人員尤其是調(diào)試負責人提出了更高的要求；一方面制定 《二回路沖洗組織方案》，建立以公司副總經(jīng)理為總指揮的調(diào)試組織機構(gòu)；另一方面針對性的圍繞二回路沖洗的關鍵點、可能存在的風險等進行了培訓、宣貫。

2．2 技術文件的準備

為保證二回路沖洗工作安全、有序、高效開展，調(diào)試隊組織編寫了 《凝結(jié)水、主給水沖洗程序》《凝結(jié)水、主給水沖洗方案》《凝結(jié)水與主給水系統(tǒng)保養(yǎng)方案》、二回路沖洗時間分配表及二回路沖洗危害辨識與風險評估等技術文件。

2．3 物資的準備

1）25%～28%以上純度氨水30t；

2）35%以上純度水合聯(lián)氨30t；

3）充足的除鹽水及次氯酸鈉溶液。

2．4 臨時措施的準備

1）對系統(tǒng)中的流量孔板、濾芯、節(jié)流孔板、除氧器噴嘴及調(diào)節(jié)閥進行緩裝，緩裝的設備使用短接管連接。

2）將主給水泵與變速箱的連接對輪脫開，主給水泵電機僅帶前置泵運行；同時將前置泵出口到主給水泵管線斷開，直接跨接到主給水泵出口母管；主給水的沖洗動力由主給水泵轉(zhuǎn)換至前置泵。

3）由于二回路沖洗需要大量的合格除鹽水，充足的水源是決定二回路沖洗高效、有序進行的有力保障。在保留設計的正常補水方式基礎上增加使用凝結(jié)水精處理沖洗水泵進行補水。對凝汽器危急補水調(diào)節(jié)閥緩裝，在危急補水調(diào)節(jié)閥與手動門之間的管道上加裝臨時補水管線，通過凝結(jié)水精處理沖洗水泵向凝汽器補水。凝結(jié)水精處理沖洗水泵共三臺，每臺泵的流量120t／h，出口壓力為50m；凝結(jié)水精處理自用水箱水容積為500m3，其補水來自除鹽水車間供水母管。在凝結(jié)水精處理沖洗水泵出口聯(lián)絡門之間的出水母管引出一路DN125的臨時管路，一路接至凝汽器進行補水，一路接到除氧器進行補水；同時在靠近泵側(cè)的臨時供水母管為給水前置泵引一路密封水。

3 二回路沖洗

3．1 沖洗步序及方法

AP1000二回路沖洗采用凝結(jié)水系統(tǒng)、主給水系統(tǒng)先分別進行沖洗，再進行聯(lián)合沖洗、先冷態(tài)沖洗，再熱態(tài)沖洗的沖洗方法。

凝結(jié)水系統(tǒng)單獨沖洗分三步走：第一步對凝汽器進行沖洗，重力排放，排水目視清澈無明顯顆粒雜質(zhì)即可；第二步凝結(jié)水再循環(huán)回路冷態(tài)沖洗，一方面對三臺凝結(jié)水泵進行試轉(zhuǎn)，同時對再循環(huán)管路、凝泵密封水管路進行沖洗；第三步對凝結(jié)水主回路進行沖洗，分三列（1、2號低加A、B、C列及3、4號低加A、B及其旁路）依次沖洗，如1號低加A列—2號低加A列—3號低加A列—4號低加A列—低加排水管路；捎帶對凝結(jié)水用戶進行沖洗；合格標準為排水目視清澈無明顯顆粒雜質(zhì)，濁度小于3．0NTU。

主給水系統(tǒng)單獨沖洗分兩步走：第一步通過精處理沖洗水泵對除氧器進行補水重力沖洗，排水目視清澈無明顯顆粒雜質(zhì)后依次對主給水分三個回路 （6、7號高加A、B列及其旁路）進行重力沖洗；第二步前置泵再循環(huán)回路冷態(tài)沖洗，一方面對三臺前置泵進行試轉(zhuǎn)，同時對再循環(huán)管路進行沖洗。

凝結(jié)水系統(tǒng)、主給水系統(tǒng)單獨沖洗完成后依次進行冷態(tài)、熱態(tài)聯(lián)合沖洗，由于除鹽水偏堿性 （pH值小于7），在進行熱態(tài)沖洗時對凝結(jié)水和主給水系統(tǒng)分別加入氨水和聯(lián)氨，pH值控制在9．5左右，聯(lián)氨濃度在50×10－6左右，除氧器水溫控制在約50℃。

3．2 二回路加藥

在凝結(jié)水精處理出口母管與主給水前置泵入口管線分別布置有加氨水和聯(lián)氨管線，二回路沖洗期間，氨水和聯(lián)氨分別在加藥箱中根據(jù)需要配制成一定濃度的氨水和聯(lián)氨溶液，然后通過氨水、聯(lián)氨加藥泵對凝結(jié)水系統(tǒng)、主給水系統(tǒng)進行加藥，以達到鈍化系統(tǒng)的目的。在AP1000核電機組二回路沖洗期間，冷態(tài)通常不建議加藥，一方面加入的聯(lián)氨在低溫環(huán)境下對管道的鈍化效果差；另一方面冷態(tài)沖洗排放量大，在排水時還需進行水質(zhì)中和處理。在熱態(tài)循環(huán)時對系統(tǒng)進行加藥，氨水濃度一般配制為3．0%，聯(lián)氨濃度根據(jù)系統(tǒng)中的聯(lián)氨濃度上升情況進行配制，一般配制濃度為13．0%，在需要快速提高二回路沖洗的聯(lián)氨濃度時，可提高配制濃度。在二回路沖洗時，pH值維持在9．8附近，聯(lián)氨濃度維持在50．0×10－6，水溫約50℃。

3．3 沖洗驗收標準

冷態(tài)沖洗驗收合格指標為濁度小于3．0NTU即可。

熱態(tài)沖洗驗收合格指標如下：

1）濁度小于3．0NTU，氯離子≤0．15×10－6；

2）氟離子≤0．15×10－6；

3）懸浮物≤0．5×10－6或Fe≤0．5×10－6

3．4 沖洗水的排放

通過循環(huán)水系統(tǒng)的海水兩次稀釋、反應，中和來降低沖洗水中的聯(lián)氨濃度和pH值。在進行二回路沖洗時啟動一臺循環(huán)水泵，額定流量為70 000t／h，同時通過電解制氯系統(tǒng)向循環(huán)水系統(tǒng)前池海水加次氯酸鈉溶液，海水余氯濃度控制在 （1～3）×10－6。含有聯(lián)氨和氨水沖洗溶液排放到－9．5m循環(huán)水進水側(cè)海水池前先與循環(huán)冷卻水按一定比例進行混合；排入循環(huán)水進水側(cè)海水池后，通過循環(huán)水海水池排水泵排放到虹吸井與循環(huán)水系統(tǒng)的含有 （1～3）×10－6余氯濃度的排水混合反應、稀釋，在排水明渠取樣化驗排放pH值和聯(lián)氨含量，沖洗廢液在排入大海之前滿足排放標準。

3．5 沖洗后的保養(yǎng)

由于系統(tǒng)停用時間較長，將導致二回路系統(tǒng)設備及管道產(chǎn)生腐蝕或增加其腐蝕速率。因此在系統(tǒng)停運期間對二回路的主要熱力設備及系統(tǒng)采用添加聯(lián)氨和氨水的濕保養(yǎng)方法進行保養(yǎng)，以減少或降低設備管道腐蝕速率。對系統(tǒng)內(nèi)主要管道和設備充滿保養(yǎng)液，注水保養(yǎng)一周，聯(lián)氨濃度是50×10－6，保養(yǎng)二周時，聯(lián)氨濃度是100×10－6，依此類推，最高不超過400×10－6，pH值控制在10左右。

4 二回路沖洗經(jīng)驗反饋

4．1 管道振動問題

在進行凝結(jié)水系統(tǒng)與給水系統(tǒng)沖洗期間，凝結(jié)水系統(tǒng)與主給水系統(tǒng)均發(fā)生管道振動。在凝結(jié)水泵與給水前置泵再循環(huán)方式運行時，再循環(huán)管道均發(fā)生較大的管道振動，在進行凝結(jié)水、主給水系統(tǒng)沖洗階段，除氧器至凝汽器的短循環(huán)管道、高壓給水母管至凝汽器的長循環(huán)管道也發(fā)生了較大的振動，主要原因是管路的調(diào)節(jié)閥與節(jié)流孔板未安裝，導致管道的通流量遠大于設計值；后來通過節(jié)流管道上的閥門，管道振動明顯降低。當然管道的支撐、懸吊方式等也對管道的振動產(chǎn)生很大影響。如高壓高壓給水母管至凝汽器的長循環(huán)管道，在恢復安裝調(diào)節(jié)閥后振動依然較大，調(diào)節(jié)閥上游管道水平方向振動最大為4．6mm／s，垂直方向振動最大為4．4mm／s，調(diào)節(jié)閥下游管道水平方向振動最大為4．5mm／s。

4．2 氨水非受控排放

檢查發(fā)現(xiàn)1號常規(guī)島汽輪機廠房－9．5m有較濃氨水氣味，進行全面排查氨水來源時發(fā)現(xiàn)布置在7．5m二回路加藥間氨水儲存罐液位下降至接近最低液位，氨水從儲罐泄漏到凝結(jié)水母管，并經(jīng)凝結(jié)水系統(tǒng)泄漏至－9．5m層。在常規(guī)島化學加藥系統(tǒng)對凝結(jié)水系統(tǒng)進行預加藥后未將加藥系統(tǒng)與凝結(jié)水系統(tǒng)進行有效隔離；凝結(jié)水系統(tǒng)進行3、4號低壓加熱器旁路管道節(jié)流孔板安裝工作，調(diào)試人員為減少凝結(jié)水排放量，從7．5m放水管將3、4號低壓加熱器及其旁路的水排放，由于預期外的非可控泄漏（或排放）導致凝結(jié)水系統(tǒng)產(chǎn)生較大負壓，造成加藥系統(tǒng)氨水溶液箱內(nèi)濃度3%的氨水約3．0m外被抽吸進凝結(jié)水母管中，經(jīng)凝結(jié)水系統(tǒng)泄漏至－9．5m，使－9．5m產(chǎn)生較濃的氨水味，造成凝結(jié)水泵區(qū)域空氣污染。

4．3 前置泵臨時濾網(wǎng)濾芯網(wǎng)布破損

主給水前置泵入口濾網(wǎng)在沖洗期間使用60目的臨時濾網(wǎng)，沖洗完成后更換為40目的正式濾網(wǎng)。在進行主給水前置泵試運及主給水系統(tǒng)沖洗期間多次發(fā)生前置泵入口臨時濾網(wǎng)濾芯網(wǎng)布破損的情況，而且入口濾網(wǎng)破損周期很短，剛更換的新濾網(wǎng)用不到一周就出現(xiàn)損壞情況；并且破損地方均分布在濾網(wǎng)的入口邊緣。后來與廠家溝通，前置泵入口臨時濾網(wǎng)存在制造質(zhì)量問題，該廠生產(chǎn)的臨時濾網(wǎng)在其他核電也出現(xiàn)了破損，主要原因為臨時濾網(wǎng)采用的過濾精度要求較高，網(wǎng)絲直徑細，同時濾網(wǎng)網(wǎng)芯入口邊緣的覆蓋工藝質(zhì)量差。后續(xù)廠家將對AP1000核電機組前置泵入口臨時濾網(wǎng)網(wǎng)芯進行升級優(yōu)化。

4．4 二回路沖洗補水方案優(yōu)化

凝汽器的補水分為正常補水和危急補水兩路，一路為管徑DN100的正常補水管路，一路為管徑DN350的危急補水，其水源來自凝結(jié)水儲存箱 （見圖2）。

在二回路沖洗時采用設計的補水管路存在以下問題：

圖2 優(yōu)化后的凝汽器補水簡圖Fig．2 The optimized make－up water for the condenser

1）凝結(jié)水儲存箱的水是經(jīng)過兩臺除鹽水輸送泵經(jīng)過除氧單元除氧后輸送的，而該泵的用戶眾多，包括核島側(cè)的化容系統(tǒng)、閉式冷卻水系統(tǒng)等系統(tǒng)的水箱補水，乏燃料池冷卻系統(tǒng)除鹽床沖洗水等，常規(guī)島側(cè)的閉式水箱補水，定子冷卻水箱補水等二十多個用戶，在二回路沖洗期間，很多用戶同時用水，導致水壓不穩(wěn)定，波動大，向凝結(jié)水儲存箱補水量受到嚴重制約；

2）除鹽水儲存箱向凝結(jié)水儲存箱補水時，凝結(jié)水儲存箱不能向凝汽器進行補水，也即二者的補水不能同時進行，導致凝汽器補水只有在凝結(jié)水儲存箱水量充足時才能進行凝汽器補水工作，導致二回路沖洗必須間斷進行。

保留原設計對凝汽器補水方案的基礎上，在凝汽器危急補水調(diào)節(jié)閥與手動門之間的管道上加裝臨時補水管線，通過凝結(jié)水精處理沖洗水泵向凝汽器、除氧器進行補水。一方面使二回路沖洗補水的運行方式更靈活，另一方面打破了凝結(jié)水系統(tǒng)與主給水系統(tǒng)常規(guī)的調(diào)試邏輯，使給水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)調(diào)試工作能夠同步開展；優(yōu)化了調(diào)試工期，縮短了二回路沖洗周期。

5 結(jié)束語

經(jīng)過一個多月時間的努力，順利完成了二回路聯(lián)合沖洗工作，水質(zhì)化驗指標符合驗收標準，在進行臨時措施恢復時發(fā)現(xiàn)管道的鈍化效果良好，達到了預期目標。對后續(xù)的調(diào)試工作提供了很好的幫助。在二回路沖洗時應注意以下幾點：

1）由于二回路聯(lián)合沖洗涉及系統(tǒng)多，有凝結(jié)水系統(tǒng)、主給水系統(tǒng)、化學加藥系統(tǒng)、輔助蒸汽系統(tǒng)、電鍋爐輔助蒸汽供應系統(tǒng)、汽輪機疏水排放系統(tǒng)、閉式冷卻水系統(tǒng)、除鹽水分配系統(tǒng)及凝結(jié)水精處理系統(tǒng)等；閥門眾多，在進行系統(tǒng)注水、升壓時應嚴格按程序執(zhí)行，對所有涉及的閥門依照閥門檢查清單逐一進行檢查、確認，確保每個閥門的狀態(tài)正確，以免發(fā)生泄漏；

2）關注系統(tǒng)、設備的保養(yǎng)工作，避免設備不必要的損壞。在系統(tǒng)移交后及時依據(jù)設備、系統(tǒng)保養(yǎng)大綱對設備進行保養(yǎng)、檢查；如在進行凝結(jié)水泵試轉(zhuǎn)前對凝結(jié)水泵進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，將風險降到最低。二回路聯(lián)合沖洗完成后，對臨時措施進行恢復期間，對高、低加進行濕保養(yǎng)；

3）合理安排臨措恢復時機與設備清理工作，在進行臨措恢復時要統(tǒng)籌考慮，合理安排施工計劃，根據(jù)施工難易程度確定關鍵路徑。例如將部分臨措恢復工作安排在凝汽器、除氧器清理工作期間進行，有效利用時間；

4）進行凝結(jié)水系統(tǒng)沖洗時優(yōu)先將前置泵密封水管路沖洗干凈，以便及時將前置泵密封水由凝結(jié)水精處理沖洗水泵切換為凝結(jié)水供應；

5）在系統(tǒng)臨措恢復時，注重防異物引入系統(tǒng)的監(jiān)督工作。

［1］繆亞民，章金平，陳倫壽，等．AP1000核電廠常規(guī)島系統(tǒng)初級運行 ［M］．北京：中國原子能出版社，2011．

Analysis of the Secondary Loop Flushing of AP1000Nuclear Power Unit

LUO Ji－jiang，LIU Yong－feng，ZHAO Zheng－qing
（Shandong Nuclear Power Co．，Ltd．，Yantai，Shandong Prov．265116）

At the time of the water flushing and pressure test for the steam generator，the water quality of the steam generator has to meet corresponding requirements．The condensate water system and the main water supply system have to carry out effective flushing．The paper introduces the preparation，flushing path and flushing methods of Haiyang nuclear power plant in the process of the secondary loop flushing．At the same time，the acceptance criteria and the maintenance after flushing are introduced．The experience feedback is the key to the problem of the second loop flushing process，which has certain reference value for the system flushing and commissioning．

AP1000；the secondary loop；flushing；experience feedback

TM623 Article character：A Article ID：1674－1617 （2017）03－0394－05

TM623

A

1674－1617 （2017）03－0394－05

10．12058／zghd．2017．03．394

2017－01－03

羅吉江 （1974—），河南信陽人，男，學士，工程師，現(xiàn)主要從事核電站調(diào)試工作 （E－mail：luojijiang＠sdnpc．com）。

（責任編輯：白佳）