核电厂循环水过滤系统隐患分析及维护策略

□魏智刚

一、核电厂循环水过滤系统概述

核电厂海水系统包括循环水过滤系统、循环水系统、重要厂用水系统及循环水处理系统。以某核电厂为例，其海水先后通过取水明渠、CB闸门井(粗格栅、CB闸门井进水闸门)经取水隧洞进入(进水隧洞闸门)PX泵房的前池，经过进水渠道闸门、细格栅(格栅除污机)、鼓形滤网(前述均为循环水过滤系统)后，向重要厂用水系统、循环水系统和循环水处理系统供水。

循环水过滤系统的运行维护目标是保证取水系统流道通畅及取水安全，保障凝汽器及核岛、常规岛板式换热器有足够的海水作为冷源。其运行维护的难点和工作量集中在防腐和清污(清除海水中悬浮的或淤积、滞留在取水流道或过滤设备的海生物、海洋垃圾及泥沙)，以保持循环水过滤设备的可用性。因此，从设计、建造、运行维护及管理过程中，都需要重点考虑循环水系统防腐和清污两方面的问题，以保证循环水系统安全。

二、海水腐蚀问题

某核电厂海域海水成分中含有大量的盐分(盐度30.4)和呈弱碱性(pH值在8.30左右)，年平均水温26.8℃，海水成为导电性很强的电解质溶液，金属在海水中的腐蚀是典型的电化学腐蚀。在海水氯离子和溶解氧作用下，碳钢与不锈钢表现出不同的腐蚀特点。碳钢在海水的腐蚀受阴极极化所控制，氧扩散的速度增加将加快碳钢的腐蚀，以全面的不均匀腐蚀和局部腐蚀为特征。而不锈钢在海水中可以建立不稳定的钝化状态，其腐蚀是受阳极极化所控制，氧扩散的速度增加将提高不锈钢的钝性而提高其耐蚀性。不锈钢在海水中的腐蚀主要以点蚀、隧道腐蚀和缝隙腐蚀为特征[1]。

三、海生物与泥沙问题

循环水过滤系统设备的可用性除了做好设备防腐外，还应该重视海生物及海洋杂物对系统的影响。早期环境调查时核电厂海水水质较好，水中含沙量、漂浮物、悬浮物较少，但近年来随着海洋环境恶化，海洋富养化加重趋势，周边居民生活垃圾排放以及虾塘污水排放等，导致海水水质恶化，水母增加，海洋中的麒麟菜、绿藻等出现爆发式增多，同时在极端气象条件下也可能导致海水取水堵塞。

(一)泥沙淤积。某核电厂厂址的含砂量很小(厂址实测涨落潮平均含沙量为0.007kg/m3，最大含沙量0.040kg/m3，远低于秦山厂址平均含砂量(平均含沙量2.50kg/m3，最大含沙量4.22kg/m3)。CB2取水隧洞为直径5.0m的隧洞，全长约1650m，洞底标高从CB1到PX泵房前池平缓升高7.5m(从-17.0m到-9.5m)，坡度仅为4.5‰(折合成角度约0.26度)。同时通过取水明渠的沉沙作用(年平均淤积强度0.37m，年淤积量4.9万m3)，进入取水隧洞内的海水含沙量进一步降低，同时，明渠设计时明渠沉泥坑的备淤高度为2m。机组正常运行后，由于取水为压力流，流速在2.0m/s以上，远高于泥沙的起动流速和落淤流速，因此在正常运行工况下，CB2取水隧洞不会发生泥沙淤积的情况，仅在死角区域会有少量淤积[5]。

(二)海生物影响分析。某核电厂处于南方海边循环水水温较高，含盐量较高，系统中海生物、微生物较多，尤其是夏季时间较长。其投产才半年时间，海边防波堤上已长满海蛎，取水过滤系统中设备上也已有硬质的海蛎附着，隧洞内已有虫状海生物和青口贝等。调研周边的火电厂其循环水系统设备上遍布海蛎附着痕迹(部分已清理过)。虽然系统中会通过连续及冲击加氯杀死系统中的微生物及部分海生物，从实际情况看，系统中仍有海生物生存，而杀死的海生物在温度较高时就会产生泡沫(泡沫本身对系统运行并无多大影响，但会影响前池水位观察)。由于流速较大，次氯酸钠对粗格栅处的海生物生长影响很小。

四、维护保养改进建议

防腐及海生物及异物清理是循环水系统维护保养的重点工作，为避免由于腐蚀及海洋生物或海洋异物堵塞取水系统从而影响取水安全，电厂应加强分析，采取措施，并对存在的问题逐一处理。

(一)增加在线监测预警系统。从公司层面提高冷源专项小组的运作层级，完善冷源应急响应预案并增加运行控制策略，增加取水海域的水文和水质在线监测预警系统，以提升对取水海域的水质指标及水文指标的监测能力。加强对取水口的巡检频度，确保不发生异物堵塞事件。同时评估现有的循环水过滤系统处理中清污机对水母等海生物的打捞能力，在取水口加装小型的海生物的拦截网等措施来确保循环水过滤系统稳定运行。

(二)建立预警和预防机制。高度重视海洋生物及海洋异物对循环水过滤系统的影响，结合有关案例进行经验反馈，分析自身系统可能存在的问题，努力掌握厂址所在区域海洋生物及海洋垃圾等的产生和运动规律，建立预警和预防机制。定期对循环水过滤系统进行检查，做好日常维护、清理和清淤等工作。完善应对海洋生物及海洋异物堵塞过滤系统的应对预案并加强演练。

(三)加强宣传，提高环保意识。协调当地政府加大周边珠碧江流域村民及附近渔民环保宣传，提高村民环境意识，减少生产生活杂物随意丢弃，改善周边海水的水质状况。

(四)加强设计。对循环水过滤系统存在的设计问题加以改进，增强抵御海洋生物和异物的能力。

(五)加强腐蚀的研究。循环水过滤系统发生海水腐蚀和大气腐蚀是非常普遍的，也是难以避免的，重要的是查清腐蚀原因并针对性地采取有效的措施予以减缓，从而发挥循环水过滤系统设备的最大功效。核电厂海水腐蚀中的很多严重问题暂时都没有得到很好的解决，需要与相关单位合作开展深入的研究工作。

五、结语

从循环水过滤系统维护保养实践来看，需要从腐蚀防护和清污两方面开展工作，从整体和细节方面考虑。在整体上，应明确腐蚀防护工作的归口管理部门和建立冷源专项小组，完善相应的管理程序，对海水系统管道、设备的总体腐蚀现状和材料、防腐措施的应用情况、海生物及垃圾产生规律、泥沙淤积情况进行全面了解和分析，编制防腐及清污中长期工作计划，将腐蚀防护及清污工作由“纠正性”过渡到“预防性”管理。在细节上，针对不同设备、部位的材料腐蚀失效形式、针对不同季节、不同气象条件下系统不同位置的海生物及垃圾产生情况及泥沙淤积情况，具体问题具体分析，进行腐蚀机理、清污策略研究，从系统设计、材料选择、防腐手段、清污方式等方面采取综合治理措施，保证循环水系统的可用性。