AP1000机组二回路冲洗的分析

罗吉江，刘永峰，赵正清

（山东核电有限公司，山东 烟台 265116）

AP1000机组二回路冲洗的分析

罗吉江，刘永峰，赵正清

（山东核电有限公司，山东 烟台 265116）

在对蒸汽发生器进水冲洗及水压试验时，进入蒸汽发生器的水质必须满足相应的要求，这就要求对凝结水系统、主给水系统进行有效的冲洗。文章介绍了AP1000核电机组在二回路冲洗过程中的准备工作、冲洗路径、冲洗过程中采用的冲洗方法；同时对二回路联合冲洗时的验收标准和冲洗后的保养进行说明；重点对二回路冲洗过程出现的问题进行了经验反馈，为后续机组的系统冲洗和调试工作具有一定的借鉴意义。

AP1000；二回路；冲洗；经验反馈

AP1000核电机组的二回路冲洗主要是对凝结水系统和主给水系统进行冲洗，采用冷、热态结合的冲洗方法，以去除管路内建安期间未移除的异物、铁屑、焊渣等物，冲洗最终目的是达到AP1000的二回路水质标准，满足蒸汽发生器冲洗和水压试验的供水要求。在二回路冲洗期间，出现了管道振动大、凝汽器补水能力不足等问题，通过分析、论证，最终解决了问题，对后续机组的调试具有借鉴意义。

1 系统简介

AP1000凝结水系统由1台三壳体的凝汽器、3台50%容量的凝结水泵、四级低压加热器、1台除氧器及相关的管道、阀门等组成。低压缸的排汽在凝汽器中凝结为水后汇集到凝汽器热井，经过凝结水泵升压后分别流经轴封加热器、凝结水精处理装置及1、2、3、4号低压加热器，最后进入除氧器；在凝结水精处理后布置凝结水再循环管道，确保凝结水泵运行时的最小流量；每台主给水前置泵入口管引出一路管道 （称之为短循环），根据水质情况可将除氧器的水排至凝汽器或汽机房排汽、疏水和泄压系统。凝汽器的水位控制通过精处理后凝结水母管至除盐水分配系统的溢流管线和来自除盐水分配系统的补水管线来实现。凝汽器的补水管线一路为管径DN100的正常补水管路，一路为管径DN350的危急补水，正常运行时凝汽器处于真空状态，凝汽器补水的动力依靠高度差与压差进行补水；二回路冲洗阶段仅依靠凝结水储存箱与凝汽器的高度差进行补水［1］。

主给水系统采用母管制，每台机组配置3台33．3%容量的电动定速给水泵组。前置泵将来自除氧器的水升压后提供给主给水泵，3台给水泵出水汇至一根母管后流经两列高加，再由主给水母管分成两根支管进入两台蒸汽发生器。给水母管上另设一路排至凝汽器或汽机房排汽、疏水和泄压系统的管路 （即长循环管路），完成启动时给水品质的调节。二回路冲洗流程如图1所示。

图1 二回路冲洗流程简图Fig．1 The process of the secondary loop flushing

2 二回路冲洗的准备

2．1 人员的准备

二回路冲洗工作既有调试队内部电气、仪控和工艺专业的多专业协作，又有运行部、工程公司、施工单位等相关单位、部门的复杂接口关系；同时二回路冲洗涉及系统接口较多，如凝结水系统、主给水系统、除盐水分配系统、压缩空气系统等。这些情况都对参加二回路冲洗的相关人员尤其是调试负责人提出了更高的要求；一方面制定 《二回路冲洗组织方案》，建立以公司副总经理为总指挥的调试组织机构；另一方面针对性的围绕二回路冲洗的关键点、可能存在的风险等进行了培训、宣贯。

2．2 技术文件的准备

为保证二回路冲洗工作安全、有序、高效开展，调试队组织编写了 《凝结水、主给水冲洗程序》《凝结水、主给水冲洗方案》《凝结水与主给水系统保养方案》、二回路冲洗时间分配表及二回路冲洗危害辨识与风险评估等技术文件。

2．3 物资的准备

1）25%～28%以上纯度氨水30t；

2）35%以上纯度水合联氨30t；

3）充足的除盐水及次氯酸钠溶液。

2．4 临时措施的准备

1）对系统中的流量孔板、滤芯、节流孔板、除氧器喷嘴及调节阀进行缓装，缓装的设备使用短接管连接。

2）将主给水泵与变速箱的连接对轮脱开，主给水泵电机仅带前置泵运行；同时将前置泵出口到主给水泵管线断开，直接跨接到主给水泵出口母管；主给水的冲洗动力由主给水泵转换至前置泵。

3）由于二回路冲洗需要大量的合格除盐水，充足的水源是决定二回路冲洗高效、有序进行的有力保障。在保留设计的正常补水方式基础上增加使用凝结水精处理冲洗水泵进行补水。对凝汽器危急补水调节阀缓装，在危急补水调节阀与手动门之间的管道上加装临时补水管线，通过凝结水精处理冲洗水泵向凝汽器补水。凝结水精处理冲洗水泵共三台，每台泵的流量120t／h，出口压力为50m；凝结水精处理自用水箱水容积为500m3，其补水来自除盐水车间供水母管。在凝结水精处理冲洗水泵出口联络门之间的出水母管引出一路DN125的临时管路，一路接至凝汽器进行补水，一路接到除氧器进行补水；同时在靠近泵侧的临时供水母管为给水前置泵引一路密封水。

3 二回路冲洗

3．1 冲洗步序及方法

AP1000二回路冲洗采用凝结水系统、主给水系统先分别进行冲洗，再进行联合冲洗、先冷态冲洗，再热态冲洗的冲洗方法。

凝结水系统单独冲洗分三步走：第一步对凝汽器进行冲洗，重力排放，排水目视清澈无明显颗粒杂质即可；第二步凝结水再循环回路冷态冲洗，一方面对三台凝结水泵进行试转，同时对再循环管路、凝泵密封水管路进行冲洗；第三步对凝结水主回路进行冲洗，分三列（1、2号低加A、B、C列及3、4号低加A、B及其旁路）依次冲洗，如1号低加A列—2号低加A列—3号低加A列—4号低加A列—低加排水管路；捎带对凝结水用户进行冲洗；合格标准为排水目视清澈无明显颗粒杂质，浊度小于3．0NTU。

主给水系统单独冲洗分两步走：第一步通过精处理冲洗水泵对除氧器进行补水重力冲洗，排水目视清澈无明显颗粒杂质后依次对主给水分三个回路 （6、7号高加A、B列及其旁路）进行重力冲洗；第二步前置泵再循环回路冷态冲洗，一方面对三台前置泵进行试转，同时对再循环管路进行冲洗。

凝结水系统、主给水系统单独冲洗完成后依次进行冷态、热态联合冲洗，由于除盐水偏碱性 （pH值小于7），在进行热态冲洗时对凝结水和主给水系统分别加入氨水和联氨，pH值控制在9．5左右，联氨浓度在50×10－6左右，除氧器水温控制在约50℃。

3．2 二回路加药

在凝结水精处理出口母管与主给水前置泵入口管线分别布置有加氨水和联氨管线，二回路冲洗期间，氨水和联氨分别在加药箱中根据需要配制成一定浓度的氨水和联氨溶液，然后通过氨水、联氨加药泵对凝结水系统、主给水系统进行加药，以达到钝化系统的目的。在AP1000核电机组二回路冲洗期间，冷态通常不建议加药，一方面加入的联氨在低温环境下对管道的钝化效果差；另一方面冷态冲洗排放量大，在排水时还需进行水质中和处理。在热态循环时对系统进行加药，氨水浓度一般配制为3．0%，联氨浓度根据系统中的联氨浓度上升情况进行配制，一般配制浓度为13．0%，在需要快速提高二回路冲洗的联氨浓度时，可提高配制浓度。在二回路冲洗时，pH值维持在9．8附近，联氨浓度维持在50．0×10－6，水温约50℃。

3．3 冲洗验收标准

冷态冲洗验收合格指标为浊度小于3．0NTU即可。

热态冲洗验收合格指标如下：

1）浊度小于3．0NTU，氯离子≤0．15×10－6；

2）氟离子≤0．15×10－6；

3）悬浮物≤0．5×10－6或Fe≤0．5×10－6

3．4 冲洗水的排放

通过循环水系统的海水两次稀释、反应，中和来降低冲洗水中的联氨浓度和pH值。在进行二回路冲洗时启动一台循环水泵，额定流量为70 000t／h，同时通过电解制氯系统向循环水系统前池海水加次氯酸钠溶液，海水余氯浓度控制在 （1～3）×10－6。含有联氨和氨水冲洗溶液排放到－9．5m循环水进水侧海水池前先与循环冷却水按一定比例进行混合；排入循环水进水侧海水池后，通过循环水海水池排水泵排放到虹吸井与循环水系统的含有 （1～3）×10－6余氯浓度的排水混合反应、稀释，在排水明渠取样化验排放pH值和联氨含量，冲洗废液在排入大海之前满足排放标准。

3．5 冲洗后的保养

由于系统停用时间较长，将导致二回路系统设备及管道产生腐蚀或增加其腐蚀速率。因此在系统停运期间对二回路的主要热力设备及系统采用添加联氨和氨水的湿保养方法进行保养，以减少或降低设备管道腐蚀速率。对系统内主要管道和设备充满保养液，注水保养一周，联氨浓度是50×10－6，保养二周时，联氨浓度是100×10－6，依此类推，最高不超过400×10－6，pH值控制在10左右。

4 二回路冲洗经验反馈

4．1 管道振动问题

在进行凝结水系统与给水系统冲洗期间，凝结水系统与主给水系统均发生管道振动。在凝结水泵与给水前置泵再循环方式运行时，再循环管道均发生较大的管道振动，在进行凝结水、主给水系统冲洗阶段，除氧器至凝汽器的短循环管道、高压给水母管至凝汽器的长循环管道也发生了较大的振动，主要原因是管路的调节阀与节流孔板未安装，导致管道的通流量远大于设计值；后来通过节流管道上的阀门，管道振动明显降低。当然管道的支撑、悬吊方式等也对管道的振动产生很大影响。如高压高压给水母管至凝汽器的长循环管道，在恢复安装调节阀后振动依然较大，调节阀上游管道水平方向振动最大为4．6mm／s，垂直方向振动最大为4．4mm／s，调节阀下游管道水平方向振动最大为4．5mm／s。

4．2 氨水非受控排放

检查发现1号常规岛汽轮机厂房－9．5m有较浓氨水气味，进行全面排查氨水来源时发现布置在7．5m二回路加药间氨水储存罐液位下降至接近最低液位，氨水从储罐泄漏到凝结水母管，并经凝结水系统泄漏至－9．5m层。在常规岛化学加药系统对凝结水系统进行预加药后未将加药系统与凝结水系统进行有效隔离；凝结水系统进行3、4号低压加热器旁路管道节流孔板安装工作，调试人员为减少凝结水排放量，从7．5m放水管将3、4号低压加热器及其旁路的水排放，由于预期外的非可控泄漏（或排放）导致凝结水系统产生较大负压，造成加药系统氨水溶液箱内浓度3%的氨水约3．0m外被抽吸进凝结水母管中，经凝结水系统泄漏至－9．5m，使－9．5m产生较浓的氨水味，造成凝结水泵区域空气污染。

4．3 前置泵临时滤网滤芯网布破损

主给水前置泵入口滤网在冲洗期间使用60目的临时滤网，冲洗完成后更换为40目的正式滤网。在进行主给水前置泵试运及主给水系统冲洗期间多次发生前置泵入口临时滤网滤芯网布破损的情况，而且入口滤网破损周期很短，刚更换的新滤网用不到一周就出现损坏情况；并且破损地方均分布在滤网的入口边缘。后来与厂家沟通，前置泵入口临时滤网存在制造质量问题，该厂生产的临时滤网在其他核电也出现了破损，主要原因为临时滤网采用的过滤精度要求较高，网丝直径细，同时滤网网芯入口边缘的覆盖工艺质量差。后续厂家将对AP1000核电机组前置泵入口临时滤网网芯进行升级优化。

4．4 二回路冲洗补水方案优化

凝汽器的补水分为正常补水和危急补水两路，一路为管径DN100的正常补水管路，一路为管径DN350的危急补水，其水源来自凝结水储存箱 （见图2）。

在二回路冲洗时采用设计的补水管路存在以下问题：

图2 优化后的凝汽器补水简图Fig．2 The optimized make－up water for the condenser

1）凝结水储存箱的水是经过两台除盐水输送泵经过除氧单元除氧后输送的，而该泵的用户众多，包括核岛侧的化容系统、闭式冷却水系统等系统的水箱补水，乏燃料池冷却系统除盐床冲洗水等，常规岛侧的闭式水箱补水，定子冷却水箱补水等二十多个用户，在二回路冲洗期间，很多用户同时用水，导致水压不稳定，波动大，向凝结水储存箱补水量受到严重制约；

2）除盐水储存箱向凝结水储存箱补水时，凝结水储存箱不能向凝汽器进行补水，也即二者的补水不能同时进行，导致凝汽器补水只有在凝结水储存箱水量充足时才能进行凝汽器补水工作，导致二回路冲洗必须间断进行。

保留原设计对凝汽器补水方案的基础上，在凝汽器危急补水调节阀与手动门之间的管道上加装临时补水管线，通过凝结水精处理冲洗水泵向凝汽器、除氧器进行补水。一方面使二回路冲洗补水的运行方式更灵活，另一方面打破了凝结水系统与主给水系统常规的调试逻辑，使给水系统、凝结水系统调试工作能够同步开展；优化了调试工期，缩短了二回路冲洗周期。

5 结束语

经过一个多月时间的努力，顺利完成了二回路联合冲洗工作，水质化验指标符合验收标准，在进行临时措施恢复时发现管道的钝化效果良好，达到了预期目标。对后续的调试工作提供了很好的帮助。在二回路冲洗时应注意以下几点：

1）由于二回路联合冲洗涉及系统多，有凝结水系统、主给水系统、化学加药系统、辅助蒸汽系统、电锅炉辅助蒸汽供应系统、汽轮机疏水排放系统、闭式冷却水系统、除盐水分配系统及凝结水精处理系统等；阀门众多，在进行系统注水、升压时应严格按程序执行，对所有涉及的阀门依照阀门检查清单逐一进行检查、确认，确保每个阀门的状态正确，以免发生泄漏；

2）关注系统、设备的保养工作，避免设备不必要的损坏。在系统移交后及时依据设备、系统保养大纲对设备进行保养、检查；如在进行凝结水泵试转前对凝结水泵进行解体检查，发现问题及时处理，将风险降到最低。二回路联合冲洗完成后，对临时措施进行恢复期间，对高、低加进行湿保养；

3）合理安排临措恢复时机与设备清理工作，在进行临措恢复时要统筹考虑，合理安排施工计划，根据施工难易程度确定关键路径。例如将部分临措恢复工作安排在凝汽器、除氧器清理工作期间进行，有效利用时间；

4）进行凝结水系统冲洗时优先将前置泵密封水管路冲洗干净，以便及时将前置泵密封水由凝结水精处理冲洗水泵切换为凝结水供应；

5）在系统临措恢复时，注重防异物引入系统的监督工作。

［1］缪亚民，章金平，陈伦寿，等．AP1000核电厂常规岛系统初级运行 ［M］．北京：中国原子能出版社，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

罗吉江 （1974—），河南信阳人，男，学士，工程师，现主要从事核电站调试工作 （E－mail：luojijiang＠sdnpc．com）。

（责任编辑：白佳）