二回路水質(zhì)變化的因素和應(yīng)對(duì)措施

齊亞賓

（中核核電運(yùn)行管理有限公司運(yùn)行四處，浙江 嘉興 314000）

0 引言

二回路中的給水是由汽機(jī)凝結(jié)水、化學(xué)補(bǔ)給水和各種疏水組成的。其中，化學(xué)補(bǔ)給水來(lái)自化學(xué)水處理系統(tǒng)經(jīng)除鹽處理的高純度除鹽水，凝結(jié)水和各種疏水可經(jīng)過(guò)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)除去系統(tǒng)中的懸浮物和溶解物。保證補(bǔ)給水除鹽處理系統(tǒng)和凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也就保證了二回路水質(zhì)的高純度，但當(dāng)出現(xiàn)凝汽器鈦管破裂等特殊情況時(shí)會(huì)導(dǎo)致二回路水質(zhì)惡化，影響蒸汽發(fā)生器正常使用及壽命。本文通過(guò)分析二回路水質(zhì)變化的因素和應(yīng)對(duì)措施，來(lái)尋求減緩設(shè)備的腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備壽命的方法，增加公司的效益。

1 技術(shù)規(guī)范中凝結(jié)水要求

技術(shù)規(guī)范中要求對(duì)凝結(jié)水水質(zhì)的要求，如表1所示。

表1 功率運(yùn)行的凝結(jié)水

2 pH對(duì)二回路設(shè)備的影響

2.1 pH影響二回路的原因

由于pH值反映H含量，它影響金屬的溶解動(dòng)力學(xué)和電極過(guò)程，因此pH值越低則腐蝕過(guò)程越容易進(jìn)行。但過(guò)高的PH又會(huì)發(fā)生苛性應(yīng)力腐蝕的危險(xiǎn)。

2.2 最佳pH值的選擇要考慮兩方面的折中

（1）材料的情況：碳鋼要求高pH，而含有銅合金的系統(tǒng)則禁止太高的pH值。（2）pH和化學(xué)試劑的濃度不能太高，以保持蒸發(fā)器排污系統(tǒng)（APG）的凈化效率和限制排向環(huán)境的化學(xué)試劑量及廢樹(shù)脂產(chǎn)生量。

本廠的凝汽器是采用鈦冷卻管（無(wú)銅合金），所以，適當(dāng)提高給水pH可以減少腐蝕和減少回路中FeO/FeO的產(chǎn)生：pH一般控制在9.4～10.0（25℃）。

2.3 控制pH手段

氨水是揮發(fā)性堿，它既可得到堿性pH值，減少回路的腐蝕，又避免在蒸汽發(fā)生器水中濃縮，故用來(lái)處理整個(gè)水—汽回路。

3 鈉離子對(duì)二回路設(shè)備的影響

（1）鈉的高含量會(huì)形成強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽和游離苛性鈉（堿）形式，會(huì)對(duì)設(shè)備材料產(chǎn)生嚴(yán)重的堿性腐蝕。（2）APG排污水中，鈉離子和陽(yáng)電導(dǎo)率的要求如圖1所示。

圖1 正常功率運(yùn)行期間，SG排污水Na+和λ+所決定運(yùn)行區(qū)域圖

測(cè)量的數(shù)值在5個(gè)區(qū)中的1個(gè)區(qū)內(nèi)確定運(yùn)行點(diǎn)。

如果化學(xué)參數(shù)惡化，結(jié)合3和4區(qū)構(gòu)成最低限值，限定運(yùn)行的延續(xù)時(shí)間，要求如下：

（1）降低機(jī)組負(fù)荷（在4區(qū)內(nèi)）以限制污染，及時(shí)查找原因，采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。（2）或者機(jī)組停運(yùn)和蒸汽發(fā)生器供水由輔助給水系統(tǒng)供給。如果污染繼續(xù)惡化，在5區(qū)要求以最大速率立即降低機(jī)組負(fù)荷到熱停堆或熱備用。只有在排污水特性返回2區(qū)后，才允許停止降負(fù)荷或提升功率。（3）海水中含有大量鈉離子，通過(guò)監(jiān)測(cè)凝汽器中的鈉離子含量，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)凝汽器是否泄漏。

4 溶解氧對(duì)二回路設(shè)備的影響

（1）氧本身是一種很活潑的腐蝕元素，且它還是其他元素的催化劑。（2）氧含量的控制手段。

聯(lián)氨是一種還原劑，它一方面使Fe和Cu處在非氧化態(tài)（FeO，CuO），另一方面是物理除氣（凝汽器的真空除氧和除氧器的熱力除氧）的補(bǔ)充，除去回路中少量殘余氧氣，其化學(xué)反應(yīng)式為：NH+O→N+2HO。

5 陽(yáng)電導(dǎo)對(duì)二回路設(shè)備的影響

5.1 陽(yáng)電導(dǎo)的危害

陽(yáng)電導(dǎo)反映的是二回路中陰離子含量。二回路給水中的微量雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物不易隨蒸汽一起進(jìn)入汽輪機(jī)，絕大部分留在蒸汽發(fā)生器內(nèi)，蒸汽發(fā)生器就像一個(gè)濃縮裝置，濃縮倍率達(dá)到90倍，若陽(yáng)電導(dǎo)長(zhǎng)期超標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器嚴(yán)重腐蝕。二回路中的陰離子主要為氯離子/氟離子/硫酸根離子等，氯化物在有氧時(shí)，特別是在高溫下，能使不銹鋼的應(yīng)力腐蝕加劇。氟化物也會(huì)引起不銹鋼的應(yīng)力腐蝕。

5.2 控制手段

二回路中的離子雜質(zhì)主要通過(guò)ATE除鹽床，APG除鹽床去除。

6 導(dǎo)致二回路水質(zhì)惡化的事件

6.1 凝汽器鈦管破損

6.1.1 事件概述

2015年2月28 日8：20左右，3號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器排污水鈉離子含量出現(xiàn)上升趨勢(shì)，從0.80ppb上升到最高2.8ppb，化學(xué)取樣分析，測(cè)得排污水鈉離子含量2.6ppb、氯離子含量3.7ppb，確認(rèn)為真實(shí)升高，鈉離子含量達(dá)到峰值后很快恢復(fù)正常運(yùn)行水平。從二回路在線(xiàn)儀表數(shù)據(jù)趨勢(shì)看，二回路系統(tǒng)凝結(jié)水、主給水水質(zhì)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常情況。為了查找原因，化學(xué)人員對(duì)3RPE004PS、3APG003/004DE出口等進(jìn)行取樣分析，查找可能引起二回路水質(zhì)波動(dòng)的原因，未發(fā)現(xiàn)異常，查詢(xún)此期間的運(yùn)行操作，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可能影響水質(zhì)的相應(yīng)操作。

3月8日至9日，排污水鈉離子含量再次出現(xiàn)短時(shí)間升高現(xiàn)象并快速回落。4月5日凌晨1：35，主控觸發(fā)3SIT103AA熱阱陽(yáng)電導(dǎo)高報(bào)警，SG排污水水質(zhì)進(jìn)入二區(qū)，3CEX泵出口母管鈉離子含量升高到3.6ppb。4月8日 凌 晨2：10，凝 汽 器 再 次 觸 發(fā)3SIT103AA熱阱陽(yáng)電導(dǎo)高報(bào)警，排污水水質(zhì)再次進(jìn)入二區(qū)，3CEX泵出口母管鈉離子含量升高到5.5ppb。由于3ATE一直保持全流量運(yùn)行，避免了排污水水質(zhì)進(jìn)一步惡化。4月8日出現(xiàn)泄漏，鈉含量峰值為5.5ppb，凝結(jié)水流量2400t/h，CRF海水中鈉含量約3 072ppm，計(jì)算得出峰值時(shí)海水泄漏率為4.3L/h。

4月13日，維修用薄膜法發(fā)現(xiàn)有1根存在明顯泄漏的鈦管。對(duì)此鈦管進(jìn)行氦檢漏，確認(rèn)此管有破損。隨后對(duì)此泄露鈦管進(jìn)行堵管處理。

6.1.2 事件的影響

凝汽器鈦管的破損會(huì)使海水漏入凝汽器，從而使凝結(jié)水中進(jìn)入不揮發(fā)性鹽，導(dǎo)致凝結(jié)水水質(zhì)短時(shí)間內(nèi)就會(huì)急劇惡化。當(dāng)海水進(jìn)入SG后，將引起鈉離子、氯離子及酸性物質(zhì)的急劇增加，高濃度的雜質(zhì)含量會(huì)加強(qiáng)對(duì)蒸汽發(fā)生器傳熱管腐蝕，增加蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致凝結(jié)水混入放射性物質(zhì)。

當(dāng)排污水中Na離子濃度或陽(yáng)離子電導(dǎo)率進(jìn)入5區(qū)，則要求機(jī)組立即停堆，這對(duì)機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行和電廠的經(jīng)濟(jì)利益都是極為不利的。

6.1.3 事件的啟示

可以通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)減少凝汽器鈦管破損的可能性：（1）緩解海洋生物在凝汽器中的生長(zhǎng)：在海洋生物生長(zhǎng)旺盛的季節(jié)，適當(dāng)增加泵房入口處的次氯酸鈉投放頻度。（2）利用機(jī)組大修對(duì)鈦管進(jìn)行探傷檢查，將有缺陷的鈦管在未泄漏前用管堵封閉，并在汽側(cè)注凝結(jié)水查找是否有漏點(diǎn)遺漏，將缺陷消除在萌芽狀態(tài)。（3）凝汽器鈦管要清洗干凈，減少微生物生長(zhǎng)的可能性，對(duì)有異物卡住而無(wú)法清洗干凈的鈦管及時(shí)進(jìn)行堵管處理，減少鈦管破損的可能性。（4）人員進(jìn)入凝汽器工作時(shí)，對(duì)帶入凝汽器的工器具應(yīng)完整詳細(xì)的記錄，同時(shí)還要做好凝汽器鈦管防砸的措施，撤離時(shí)，徹底檢查凝汽器中是否有遺留物品。（5）因海水中鈉含量較高，鈉的含量在凝汽器泄漏時(shí)變化最快，故可以加強(qiáng)對(duì)凝汽器鈉含量的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，設(shè)置相關(guān)報(bào)警，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。（6）熟練ATE的投用。凝汽器鈦管破損時(shí)，迅速及時(shí)的投運(yùn)ATE除鹽床，能極大的緩解鈦管破損的影響。

6.2 CEX泵檢修

6.2.1 事件概述

2017年6月13 日，執(zhí)行凝結(jié)水泵切換，4CEX001PO停運(yùn)后機(jī)封水流量增大，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)泵機(jī)封損壞。維修對(duì)4CEX001PO凝結(jié)水泵機(jī)封進(jìn)行了更換。14日凝結(jié)水泵機(jī)封更換工作結(jié)束后發(fā)現(xiàn)二回路鈉含量超標(biāo)，15日恢復(fù)正常。

為防止凝汽器真空及二回路氧含量惡化，需要采取由4CEX025VD向泵內(nèi)注水的方式來(lái)確保泵內(nèi)水封，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)錯(cuò)誤地使用了4SRI025VD注水。6月14日21：08，運(yùn)行解除隔離，開(kāi)啟凝結(jié)水泵入口閥4CEX001VL，含鈉的閉式冷卻水（SRI）進(jìn)入了二回路凝結(jié)水系統(tǒng)中（CEX），引起兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器的排污水鈉含量上漲，水質(zhì)進(jìn)入三區(qū)，如圖2所示。

圖2 CEX系統(tǒng)流程圖

6.2.2 事件啟示

（1）CEX泵有過(guò)開(kāi)口工作后，可能有雜質(zhì)進(jìn)入二回路造成水質(zhì)惡化。解除隔離時(shí)，應(yīng)對(duì)泵進(jìn)行沖洗至取樣合格后再將泵投入回路。（2）更換凝泵軸封工作結(jié)束，啟泵進(jìn)行再鑒定時(shí)最好保持ATE全流量運(yùn)行，同時(shí)加強(qiáng)關(guān)注二回路水質(zhì)。

7 結(jié)語(yǔ)

在核電廠的運(yùn)行事件中，導(dǎo)致二回路的水質(zhì)惡化的事件占很大一部分，首先應(yīng)加強(qiáng)二回路水質(zhì)的參數(shù)的監(jiān)測(cè)，故建議KIT中安裝可以全盤(pán)監(jiān)測(cè)二回路水質(zhì)的畫(huà)面；然后在出現(xiàn)水質(zhì)惡化情況時(shí)按程序規(guī)程進(jìn)行處理，這就要求在平時(shí)多做事故預(yù)想，多做事故演練，對(duì)情況出現(xiàn)后的緊急操作要熟練有數(shù)；再者在發(fā)生水質(zhì)惡化的問(wèn)題后應(yīng)從源頭上找到導(dǎo)致水質(zhì)變化的原因，從而提出改進(jìn)措施防止再次出現(xiàn)。