秦二廠汽機熱力性能試驗期間熱力系統(tǒng)水質(zhì)異常原因分析

黃 旭 李婭璇 李洪亮 姚家艷

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 前言

中核核電運行管理有限公司秦二廠1號機組執(zhí)行汽輪機熱力性能試驗，其目的是驗證汽輪機組的熱效率或熱耗率，驗證汽輪機的熱力學(xué)效率或汽耗率或規(guī)定蒸汽流量下的輸出功率和主蒸汽通流能力和最大輸出功率[1]。該試驗分三個步驟，試驗內(nèi)容包括：

（1）測定機組在正常背壓（TMCR）工況下（正常背壓）的機組熱力性能及汽輪機熱耗率。

（2）測定機組在650MW穩(wěn)定出力工況下（正常背壓）的汽輪機熱耗率。

（3）驗證機組在夏季背壓下（大于10.8kPa）發(fā)電機出線端電功率。

試驗期間機組蒸汽發(fā)生器排污的隔離、功率多次波動與凝汽器真空的破壞等諸多狀態(tài)變化，引起二回路熱力系統(tǒng)各水質(zhì)參數(shù)發(fā)生變化，本文通過對試驗期間機組運行狀態(tài)的跟蹤，分析了水質(zhì)異常波動的原因，提出了優(yōu)化試驗的建議。

1 試驗過程

1.1 試驗情況說明

為了減少熱力損失，試驗期間要保持二回路水汽介質(zhì)不進不出，因此需要隔離疏水，并不進行補水，因此在試驗前將凝汽器補水至較高液位。試驗第一步是在正常背壓工況下，機組650MW功率，試驗第二步將凝汽器真空破壞背壓降到大于10.8kPa時，第三步將機組功率升到670MW時的工況，機組穩(wěn)定后，分別在以上三種工況下記錄機組2小時相關(guān)參數(shù)，進行熱耗率的計算。試驗各工況試驗時間如表1所示。

表1 試驗各工況起始時間表

1.2 試驗過程中機組相關(guān)操作

整個試驗過程中機組相關(guān)操作從5:10凝汽器補水開始到18:40蒸汽發(fā)生器排污流量恢復(fù)結(jié)束。運行日志記錄，試驗期間運行相關(guān)操作如下：

（1）05:12:00對凝汽器補水至1 050 mm。

（2）13:28:00將蒸汽發(fā)生器排污隔離。

（3）18:15凝結(jié)水自動補水開啟。

（4）18:40:00將蒸汽發(fā)生器從零流量調(diào)整至全流量運行。

2 相關(guān)參數(shù)變化

2.1 機組運行相關(guān)參數(shù)變化

（1）機組功率變化：機組在試驗前與試驗第一步、第二步時機組功率一直穩(wěn)定在650MW，第二步結(jié)束后機組功率升高到670MW。

（2）凝汽器水位變化：機組在試驗前將凝器補水到1 000～1100 mm，后續(xù)一直沒有進行補水，凝汽器水位緩慢下降，到試驗結(jié)束凝汽器水位下降到950 mm左右。

（3）排污流量變化：9:10左右排污隔離，流量從41t/h下降到0，到18:35開始再次投運排污，恢復(fù)到41t/h。

（4）凝汽器真空變化 試驗第二步破壞真空前凝汽器真空壓力維持在7.7kPa左右，到13:00開始凝汽器真空破壞到＞10.8kPa，到15:35左右真空恢復(fù)到試驗前的7.7kPa左右。

2.2 機組化學(xué)參數(shù)變化

（1）蒸器發(fā)生器排污鈉離子變化：試驗前SG1/SG2鈉離子分別是0.82/0.95ppb，試驗開始后鈉離子緩慢升高，至19:47升高到2.3/2.7ppb，之后緩慢下降。

（2）蒸器發(fā)生器排污陽電導(dǎo)：試驗前SG1/SG2陽電導(dǎo)分別是0.27/0.29μs/cm，試驗開始后陽電導(dǎo)緩慢升高，至12:42升高到0.29/0.31μs/cm，之后上升速率加快，到16:00左右升到最高，即0.36/0.38μs/cm，之后緩慢下降。

（3）蒸器發(fā)生器排污pH：試驗前SG1/SG2的pH分別是9.68/9.69，試驗開始后pH開始緩慢升高，至18:42升高到9.76/9.77，重新建立排污后緩慢下降。

（4）蒸器發(fā)生器排污陰離子：試驗前SG1/SG2陰離子在1.3ppb左右，試驗開始后有所升高。氯離子最高升高到15.1ppb，重新建立排污后緩慢下降。

（5）給水聯(lián)氨、給水、凝結(jié)水總電導(dǎo)：給水聯(lián)氨試驗期間濃度變化不大，給水總電導(dǎo)在試驗開始時給水凝結(jié)水的總電導(dǎo)變化不大，沒有明顯升高，到真空破壞時總電導(dǎo)開始升高，到16點左右升高到最高，18:30后開始緩慢下降。

（6）給水、凝結(jié)水、主蒸汽、主給水泵出口pH:在試驗開始時緩慢升高，18:30后開始緩慢下降。

（7）凝結(jié)水、給水、溶解氧:試驗前給水、凝結(jié)水溶解氧分別是0/0.5ppb左右，試驗開始時凝結(jié)水溶解氧穩(wěn)定，到凝汽器真空破壞后，溶解氧升高，最高升高到36ppb，真空恢復(fù)后，溶解氧快速下降，到16點左右恢復(fù)到試驗前，給水溶解氧在試驗過程中一直都穩(wěn)定在0ppb。

（8）凝結(jié)水、主蒸汽鈉離子:整個試驗過程中凝結(jié)水、主蒸汽鈉離子都較穩(wěn)定。

（9）疏水陽電導(dǎo):AHP-6/7疏水陽電導(dǎo)在凝汽器真空破壞時升高，真空恢復(fù)后又開始緩慢下降，AHP-5的陽電導(dǎo)由于波動比較大趨勢變化不明顯；汽水分離器疏水的陽電導(dǎo)在試驗開始排污床隔離后開始緩慢升高，到排污床恢復(fù)后緩慢下降。

（10）凝結(jié)水、給水、主蒸汽、凝汽器檢漏陽電導(dǎo)：在凝汽器真空破壞時升高，真空恢復(fù)后又開始緩慢下降。

3 水質(zhì)變化原因分析

3.1 蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)變化原因分析

3.1.1 蒸汽發(fā)生器排污隔離導(dǎo)致陽電導(dǎo)與鈉離子升高

蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)設(shè)置有兩列，每列都有一臺陽床、一臺混床，正常運行期間，兩列床同時投運。蒸汽發(fā)生器的排污水經(jīng)過排污系統(tǒng)后，將排污水中的雜質(zhì)離子凈化去除。試驗開始前，蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)隔離，蒸汽發(fā)生器內(nèi)污水不能連續(xù)排出凈化，使雜質(zhì)離子濃縮倍數(shù)增大，這期間排污鈉離子、陽電導(dǎo)都有緩慢升高，由于給水水質(zhì)優(yōu)良，升高幅度較小。

3.1.2 真空破壞導(dǎo)致陽電導(dǎo)升高

凝汽器真空開始破壞壓力升高時，排污的陽電導(dǎo)都開始快速升高。該階段因為凝汽器真空破壞后，系統(tǒng)中的二氧化碳等不凝氣體含量升高，使雜質(zhì)陰離子濃度升高，引起陽電導(dǎo)升高。

3.1.3 機組功率波動導(dǎo)致鈉離子升高

該試驗期間機組功率在650MW到670MW不同功率平臺進行，試驗期間機組功率的升降，都出現(xiàn)了排污鈉離子濃度的升高，引起該波動的原因是在機組升功率時，給水、蒸汽的流量增加，設(shè)備管徑都是固定的，因此熱力系統(tǒng)中流體的流速加快，管線中流速加快后導(dǎo)致部分沉積在熱力系統(tǒng)設(shè)備各部位的雜質(zhì)離子被沖出或蒸汽發(fā)生器傳熱管中的隱藏鹽返出，導(dǎo)致鈉等離子升高。直到最后功率穩(wěn)定管線流量穩(wěn)定后釋放停止，鈉離子才開始下降。

3.1.4 加藥系統(tǒng)未停運導(dǎo)致pH升高

蒸汽發(fā)生器排污pH在排污隔離后緩慢升高，是由于排污隔離后二回路加藥系統(tǒng)沒有停運，在持續(xù)加藥，缺少了排污的凈化能力，導(dǎo)致二回路中氨與ETA濃度升高，pH升高。另外真空的破壞，也導(dǎo)致了凝汽器的抽氣效率降低，促使二回路pH的進一步升高。直到真空恢復(fù)，使排污pH維持穩(wěn)定。

3.2 其他水質(zhì)變化原因分析

試驗過程中給水聯(lián)氨濃度基本穩(wěn)定，在12:30左右有所下降，該情況應(yīng)該是聯(lián)氨在系統(tǒng)里的消耗主要是與氧反應(yīng)，過量的聯(lián)氨又分解成氨，機組在12:30左右破壞了真空，這時凝結(jié)水中溶解氧升高，因此此時消耗與氧反應(yīng)的聯(lián)氨就會增加，使給水中聯(lián)氨濃度下降。

給水、凝結(jié)水總電導(dǎo)從排污隔離后開始緩慢升高，一直到排污重新投運后才開始緩慢降低，該現(xiàn)象是排污隔離后加藥系統(tǒng)沒有停運，仍然保持持續(xù)加藥引起的，與排污pH升高原因一致。

給水、凝結(jié)水、主蒸汽、凝汽器檢漏及疏水的陽電導(dǎo)變化，陽電導(dǎo)主要在凝汽器真空開始破壞后開始較大幅度升高，真空恢復(fù)后又緩慢降低。是由于真空破壞后有不凝氣體進入熱力系統(tǒng)導(dǎo)致二回路陽電導(dǎo)整體偏高。汽水分離器疏水的陽電導(dǎo)是在排污隔離后就開始升高，這是由于汽水分離器疏水在排污隔離后，少量陰離子通過主蒸汽進入汽水分離器，使主蒸汽中的雜質(zhì)離子經(jīng)過汽水分離進入汽水分離器的疏水，使陽電導(dǎo)升高。

試驗破壞真空后，凝結(jié)水溶解氧最高升高到37ppb；因為試驗期間真空破壞，使空氣漏入凝汽器引起。

給水、主給水泵出口溶解氧表一直維持在0ppb；凝汽器破壞真空后凝結(jié)水溶解氧升高，通過除氧器除鹽，凝結(jié)水中的溶解氧能夠完全除去，因此對給水、主給水給水泵溶解氧沒有影響。

凝汽器檢漏裝置鈉離子，在凝汽器真空破壞時有微量升高，應(yīng)該是真空破壞導(dǎo)致汽機上微量的雜質(zhì)離子析出導(dǎo)致。升高幅度較小，沒有對凝結(jié)水與主蒸汽鈉離子產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

從以上分析可以看出，熱力性能試驗期間由于蒸發(fā)器排污隔離、凝汽器真空的破壞、機組功率的波動引起了二回路相關(guān)熱力系統(tǒng)水質(zhì)變化。排污、給水、凝結(jié)水等熱力系統(tǒng)水質(zhì)變化主要原因有以下3個方面。

（1）凝汽器真空破壞，導(dǎo)致空氣進入凝汽器，空氣中的氧氣使凝結(jié)水溶解氧升高；空氣中的不凝氣體使凝結(jié)水檢漏、疏水、給水、排污、主蒸汽等熱力系統(tǒng)的陽電導(dǎo)升高。

（2）加藥系統(tǒng)連續(xù)投運，導(dǎo)致熱力系統(tǒng)整體pH、總電導(dǎo)升高。

（3）機組升功率期間二回路中流體的流速流量增加，使沉積在熱力系統(tǒng)設(shè)備中的雜質(zhì)離子析出，也可能是蒸發(fā)器內(nèi)的隱藏鹽釋放，導(dǎo)致排污鈉離子升高。

4.2 建議

熱力性能試驗期間相關(guān)的化學(xué)參數(shù)都有所波動，除凝結(jié)水溶解氧，其他參數(shù)并未突破水質(zhì)控制程序要求。因此建議：

（1）凝汽器真空破壞方式優(yōu)化，盡量減少因凝汽器真空破壞對凝結(jié)水溶解氧的影響，如合理地設(shè)置破壞閥位置、盡快調(diào)節(jié)破壞閥開度，減少真空調(diào)節(jié)過程。

（2）為了使熱力系統(tǒng)pH穩(wěn)定，建議在排污隔離后，根據(jù)給水pH，適當(dāng)調(diào)節(jié)聯(lián)氨及堿化劑的加入量。

（3）建議試驗期間機組功率盡量穩(wěn)定，減少因功率波動引起的隱藏鹽釋放。

（4）在試驗結(jié)束后應(yīng)盡快投運排污，使排污水質(zhì)盡快恢復(fù)。