核电站二回路给水腐蚀产物取样技术的研究与应用

杨凯 曹路

摘 要：机组运行期间所产生的给水腐蚀产物会对热力管道和热力设备造成危害，该文介绍了一种针对给水腐蚀产物进行取样的装置，该装置具有取样代表性高、结构简单、操作方便、自动化程度高的特点，可广泛应用于核电站、常规火电站以及其他大型工业锅炉领域。

关键词：核电站 腐蚀产物 取样 过滤

中图分类号：TG174.3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（a）-0071-02

金属腐蚀的控制在核电机组的运行中有着重要的意义。电厂热力管道的腐蚀可导致管壁变薄，甚至泄漏，更重要的是腐蚀产物会对汽轮机叶片造成冲蚀和沉积，从而影响机组的正常运行。对于核电机组腐蚀产物沉积在蒸汽发生器的传热管束、传热管支撑板和管板上[1]，传热管束沉积物阻止热传递，传热管支撑板沉积物增加水流阻力，杂质会在流动闭塞区域浓缩，并形成侵蚀性溶液，导致U型管局部腐蚀、变薄，甚至一回路放射性物质泄漏至二回路，从而对核电机组的运行造成不良影响。

1 腐蚀产物取样装置介绍及使用方法

（1）腐蚀产物的监测现状。

目前，在CPR1000核电机组的设计阶段，只是在主给水母管设置了浊度仪，加之对于蒸汽发生器排污水的悬浮物（主要是铁的化合物）测量频率很低，大约每年2次，因此难以对排污水中悬浮铁的变化趋势以及悬浮物在蒸汽发生器中的沉积情况进行及时跟踪，有进一步改进的必要。对于AP1000核电机组，在系统设计阶段已明确要求需对二回路给水以及蒸汽发生器排污水中腐蚀产物的量以及变化趋势进行连续监测，从而判断悬浮物在蒸汽发生器中的沉积情况。

为满足特别是核电机组腐蚀产物监测的要求，作者提出了一种具有自主知识产权的腐蚀产物取样装置，该装置在国内为首次研发，经验证可满足现场使用要求，填补了国内空白。

（2）腐蚀产物取样装置工作原理介绍。

如图1所示，该装置包括一个取样流路和一个取样旁路[2]。主要部件的功能介绍见表1。

取样过滤器可适用于安装各种捕捉腐蚀产物的取样滤片，内部设有高精度滤片托盘，保证取样滤片在全流量状态下工作时，确保滤片不变形不破裂。排污过滤器设置在取样过滤器之后，既方便取样，又能在不取样或冲洗样水管路的情况下对自动稳流关断阀和流量传感器进行保护。旋塞阀设置在取样过滤器之前，便于在开始取样和终止取样时快速开关流路。另外，当自动稳流关断阀在流量控制范围中调节流量时，多余的样水可通过针型阀从旁路系统排出。

（3）腐蚀产物取样装置使用方法介绍。

首先，根据具体工况要求，在流量积算控制仪上设置所需样水流量和需要累积的总流量，在取样过滤器上安装各种捕捉腐蚀产物的取样滤片。由自动稳流关断阀实时调整并保持样水流量恒定、旁路系统排出多余样水，通过流量传感器精确测量流量，通过流量积算控制仪积算总流量，到流量积算终点时自动关闭取样支路，并输出报警信号，工作人员到现场提取取样滤片到实验室进行腐蚀产物分析，确定腐蚀产物的类型和含量。根据实验室分析所知的腐蚀产物取样量以及积算控制仪积算所知的样水总流量，通过计算可得出腐蚀产物的浓度，进而进行后续分析。

2 试验验证

为验证腐蚀产物取样装置的可用性及实际操作方法的可行性，在某电厂进行了主给水腐蚀产物的取样试验验证：采用0.45 μm过滤膜片，保证流量传感器流量F=100～200 mL/min（起始流量设定为200 mL/min），运行24 h（如膜片堵塞，适当调节阀门，保证流量不小于100 mL/min），运行时每4 h取旁路样水及过滤后样水各100 mL分析全铁[3]；运行时间结束后，采用王水溶解，分析过滤膜上的铁量。根据过滤样水体积算出样水铁含量，比较旁路样水平均全铁与过滤后样水铁含量，结果见表2、表3。

样水全铁和装置后排水全铁的趋势对比见图2。

以上试验结果表明，该装置对腐蚀产物的过滤效果较好，可以对80%以上的腐蚀产物进行有效地富集和取样，同时，在样水铁含量变化时，捕捉率依然较高，能够反映给水中悬浮铁的变化趋势，可满足实际使用需要。

3 结语

该新型腐蚀产物取样装置的研发，填补了国内空白，具有取样效果好、操作便利、自动化水平高的特点，可以对机组给水中的腐蚀产物进行有效取样，结合实验室分析数据可为机组运行监测提供可靠的依据。该新型装置不仅可应用于核电站、常规火电站，而且在大型工业锅炉的腐蚀防护领域也可有广泛的应用前景。

参考文献

[1]广东核电培训中心.900MW压水堆核电站系统与设备[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，火力发电厂水汽分析方法[S].2006.