某機(jī)組大修后啟動階段二回路水化學(xué)控制策略

張振宇,何 慶,閆 明

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

0 引 言

二回路水質(zhì)控制是電廠大修啟動階段水質(zhì)控制的重點(diǎn)與難點(diǎn)。大修期間二回路系統(tǒng)設(shè)備開口多，檢修內(nèi)容復(fù)雜，需高度關(guān)注大修期間會影響水質(zhì)的技改工作、維修及在役檢查工作和啟動階段二回路水質(zhì)狀況，為正常運(yùn)行期間的水質(zhì)狀況打下好的基礎(chǔ)(以某1 000 MW機(jī)組為例)。如圖1所示：

圖1 二回路系統(tǒng)流程圖

為保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)年度發(fā)電量目標(biāo)，滿足電網(wǎng)發(fā)電的需要，保障疫情過后開復(fù)工的需求。在確保大修質(zhì)量的基礎(chǔ)上，各機(jī)組大修目標(biāo)工期會根據(jù)大修進(jìn)度提前完成。在機(jī)組大修過程中，二回路設(shè)備開口多，在役系統(tǒng)檢查等多少會有輔助化學(xué)材料使用后的殘留物。如果啟動階段未進(jìn)行大流量連續(xù)沖洗或沖洗時間不足，會造成機(jī)組啟動期間伴隨功率提升水質(zhì)出現(xiàn)惡化。延長了水質(zhì)處理時間，制約機(jī)組功率提升進(jìn)度。優(yōu)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(yōu)化、建立大修期間相關(guān)設(shè)備保養(yǎng)的計劃、窗口的制定等)，以確保證水質(zhì)正常。

1 二回路水質(zhì)差原因分析

大修期間，由于二回路系統(tǒng)設(shè)備需要開口檢修，使用的化學(xué)品與檢修輔助材料比正常運(yùn)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(xué)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(jī)組功率，在高溫高壓下殘留物會發(fā)生分解，釋放出鈉、氯、硫酸根，超出控制值。

2 二回路水質(zhì)差危害分析

二回路的水質(zhì)直接關(guān)系到蒸汽發(fā)生器運(yùn)行的可靠性，這是由于在蒸汽發(fā)生器運(yùn)行過程中存在著一些化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生氫氧化合物(游離苛性物質(zhì))，它的過量濃集就會使蒸汽發(fā)生器管子因晶間應(yīng)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(huán)境，氫氧化鈉的產(chǎn)生會引起銦科鎳合金的堿性應(yīng)力腐蝕。Cl-氯離子：氯化物可以在縫隙中形成酸性物質(zhì)，會加速金屬的腐蝕，特別是有氧存在時。SO42-硫酸根：會對結(jié)構(gòu)材料形成晶間腐蝕，可使SG傳熱管發(fā)生點(diǎn)腐蝕。鐵：是主要的腐蝕產(chǎn)物和轉(zhuǎn)移物，腐蝕產(chǎn)物在傳熱管或限流區(qū)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(chǎn)物的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。[3]Na+、Cl-、SO42會導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器傳熱管腐蝕以及其它設(shè)備上產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，因此必須在機(jī)組啟動階段將這些化學(xué)參數(shù)指標(biāo)控制在期望值以下。

3 二回路水質(zhì)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(yōu)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(zhuǎn)移至體外的樹脂分離塔內(nèi)，樹脂經(jīng)反復(fù)擦洗、水力分層后，陰樹脂轉(zhuǎn)入陰再生塔進(jìn)堿(3.5%～ 5.5%NaOH)再生，陽樹脂轉(zhuǎn)入陽再生塔進(jìn)酸(3.5% ～ 5.5%H2SO4)再生，陰/陽樹脂經(jīng)反復(fù)清洗合格后，轉(zhuǎn)入樹脂貯存塔混合備用。(工藝運(yùn)行方式無特殊改進(jìn))

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(zhì)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(tuán)、分離末期仍有樹脂漂浮、懸浮、聚團(tuán)現(xiàn)象，污染后的樹脂，陰陽聚團(tuán)，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(yīng)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(guān)設(shè)備保養(yǎng)的計劃、窗口的制定

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

3.2.2 由于氮?dú)饩哂兄舷L(fēng)險，出于安全考慮，容器干保養(yǎng)均使用壓空氣源；

3.2.3 由設(shè)備管理相關(guān)部門牽頭在大修前組織相關(guān)部門進(jìn)行專項討論，制定二回路保養(yǎng)計劃和方案，確保大修期間二回路容器保養(yǎng)得到有效實(shí)施。從工業(yè)安全、實(shí)施可操作性等角度考慮，短期的保養(yǎng)優(yōu)先采用壓空吹掃的方式進(jìn)行保養(yǎng)，要求濕度小于60%或不大于環(huán)境濕度[2]以達(dá)到抑制腐蝕、優(yōu)化水質(zhì)的目的，依大修安排、設(shè)備檢修時間、重要性、材質(zhì)等進(jìn)行分類，優(yōu)化保養(yǎng)計劃。

3.3 優(yōu)化二回路啟動期間各階段的水質(zhì)規(guī)范

3.3.1 二回路整體沖洗環(huán)路：

沖洗環(huán)路1：高加給水系統(tǒng)AHP的水通過凝結(jié)水系統(tǒng)CEX→高加給水系統(tǒng)AHP→主給水流量控制系統(tǒng)ARE返回凝結(jié)水系統(tǒng)CEX

沖洗環(huán)路2：除氧器系統(tǒng)ADG的水通過凝結(jié)水CEX→低壓給水系統(tǒng)ABP→除氧器系統(tǒng)ADG利用除氧器系統(tǒng)ADG泵返回凝結(jié)水系統(tǒng)CEX

沖洗環(huán)路3：給水加熱器輸水回收系統(tǒng)ACO疏水水箱沖洗與循環(huán)

沖洗環(huán)路4：汽水分離再熱器系統(tǒng)GSS疏水水箱沖洗與循環(huán)

3.3.2 二回路循環(huán)沖洗

關(guān)鍵：沖洗范圍要不留死角在條件具備的情況下，凝汽器應(yīng)盡可能早的進(jìn)水，進(jìn)行換水、循環(huán)沖洗并取樣分析鐵離子含量水質(zhì)合格才能進(jìn)入下一循環(huán)沖洗，逐步進(jìn)行；

經(jīng)過循環(huán)沖洗、換水，二回路系統(tǒng)鐵離子含量小于500μg/kg后，盡早投運(yùn)精處理ATE系統(tǒng)，以便在盡可能短的時間內(nèi)降低其它雜質(zhì)離子的含量。

精處理系統(tǒng)ATE投運(yùn)后，取樣分析凝結(jié)水系統(tǒng)CEX、除氧器系統(tǒng)ADG或高加給水系統(tǒng)AHP：

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

一般冷態(tài)水質(zhì)很容易合格，大修期間未出現(xiàn)過制約，難點(diǎn)在于除氧器系統(tǒng)ADG熱態(tài)。

步驟：第一罐熱水直接排空至常規(guī)島廢液收集系統(tǒng)SEK、后續(xù)根據(jù)取樣結(jié)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(jìn)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(nèi)的熱水排入真空狀態(tài)下凝結(jié)水系統(tǒng)CEX并通過精處理系統(tǒng)ATE全流量凈化，直至冷態(tài)水質(zhì)合格。

除氧器水質(zhì)合格后，進(jìn)行高加給水系統(tǒng)AHP的含氧水置換，接下來就可以供水給蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)APG

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

對凝結(jié)水系統(tǒng)CEX泵進(jìn)出管道進(jìn)行沖洗；特別是切換備用泵運(yùn)行。

對電動主給水泵系統(tǒng)APA泵進(jìn)出管道進(jìn)行沖洗；特別是切換備用泵運(yùn)行。

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

3.3.3 二回路除氧階段

啟動除氧循環(huán)泵對ADG除氧器進(jìn)行熱力除氧時，添加聯(lián)氨進(jìn)行化學(xué)除氧，使二回路溶解氧含量盡快小于100 μg/kg。

蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)APG供水切換前主給水流量控制系統(tǒng)ARE水質(zhì)控制

在蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)APG給水由輔助給水系統(tǒng)ASG切換至啟動給水泵系統(tǒng)APD之前，需對啟動給水泵系統(tǒng)APD水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。

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

當(dāng)主給水流量控制系統(tǒng)ARE(除氧器系統(tǒng)ADG或凝結(jié)水系統(tǒng)CEX)滿足下列規(guī)范時，蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)APG供水可以由啟動給水泵系統(tǒng)APD(輔助給水系統(tǒng)ASG)切換到主給水流量控制系統(tǒng)ARE運(yùn)行，切至主給水流量控制系統(tǒng)ARE后，將蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)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(jié)水系統(tǒng)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(jī)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(tǒng)ATE全流量處理可以得到凈化而不影響給水水質(zhì)，功率升到50%FP后再將疏水切到除氧器系統(tǒng)ADG。

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

3.4優(yōu)化啟動階段二回路沖洗方式，盡快達(dá)到可以投精處理系統(tǒng)ATE的標(biāo)準(zhǔn)

3.4.1 大修期間二回路會潛在影響水質(zhì)的輔助化學(xué)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(xué)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(shè)的技改系統(tǒng)與設(shè)備，提前做好新系統(tǒng)設(shè)備的沖洗排放工作，使雜質(zhì)提前釋放；

3.4.3 加強(qiáng)二回路各系統(tǒng)的循環(huán)沖洗，先設(shè)備，再小系統(tǒng)、中系統(tǒng)、大系統(tǒng)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(xù)沖洗；

4 結(jié)束語

啟動階段的二回路沖洗應(yīng)確保大流量、高流速連續(xù)沖洗、沖洗時間要充足，尤其注意泵用管路設(shè)備的無死角沖洗。對于技改等新增設(shè)備的清洗予以關(guān)注，加強(qiáng)啟動階段二回路各系統(tǒng)水質(zhì)檢測，尤其是疏水水質(zhì)避免導(dǎo)致水質(zhì)惡化。