某机组大修后启动阶段二回路水化学控制策略

张振宇,何 庆,闫 明

(1.中核核电运行管理有限公司 浙江 嘉兴 314300;2.中国核动力研究设计院第一研究所 四川 成都 610213)

0 引 言

二回路水质控制是电厂大修启动阶段水质控制的重点与难点。大修期间二回路系统设备开口多，检修内容复杂，需高度关注大修期间会影响水质的技改工作、维修及在役检查工作和启动阶段二回路水质状况，为正常运行期间的水质状况打下好的基础(以某1 000 MW机组为例)。如图1所示：

图1 二回路系统流程图

为保障机组安全稳定运行，实现年度发电量目标，满足电网发电的需要，保障疫情过后开复工的需求。在确保大修质量的基础上，各机组大修目标工期会根据大修进度提前完成。在机组大修过程中，二回路设备开口多，在役系统检查等多少会有辅助化学材料使用后的残留物。如果启动阶段未进行大流量连续冲洗或冲洗时间不足，会造成机组启动期间伴随功率提升水质出现恶化。延长了水质处理时间，制约机组功率提升进度。优化二回路启动阶段工作(比如：精处理ATE混床的分离与再生的优化、建立大修期间相关设备保养的计划、窗口的制定等)，以确保证水质正常。

1 二回路水质差原因分析

大修期间，由于二回路系统设备需要开口检修，使用的化学品与检修辅助材料比正常运行期间要多，包括：密封胶、密封垫片、焊接材料、除锈剂、润滑脂等。这些化学品往往都含有硫、氯、钠、硅等成分，有的含量还较高，如冲洗时间不足，伴随启动时逐步提升的机组功率，在高温高压下残留物会发生分解，释放出钠、氯、硫酸根，超出控制值。

2 二回路水质差危害分析

二回路的水质直接关系到蒸汽发生器运行的可靠性，这是由于在蒸汽发生器运行过程中存在着一些化学反应，会产生氢氧化合物(游离苛性物质)，它的过量浓集就会使蒸汽发生器管子因晶间应力腐蚀而损坏。如：Na+钠离子：钠离子可以隐藏在缝隙中并形成高碱性环境，氢氧化钠的产生会引起铟科镍合金的碱性应力腐蚀。Cl-氯离子：氯化物可以在缝隙中形成酸性物质，会加速金属的腐蚀，特别是有氧存在时。SO42-硫酸根：会对结构材料形成晶间腐蚀，可使SG传热管发生点腐蚀。铁：是主要的腐蚀产物和转移物，腐蚀产物在传热管或限流区沉积会降低传热效率和形成垢下腐蚀，所以要尽可能的减少腐蚀产物的产生和转移。[3]Na+、Cl-、SO42会导致蒸汽发生器传热管腐蚀以及其它设备上产生应力腐蚀裂纹，因此必须在机组启动阶段将这些化学参数指标控制在期望值以下。

3 二回路水质控制策略：

3.1 二回路启动后精处理ATE混床的分离与再生的优化

正常失效高速混床的阴/阳树脂，由值班人员在PLC控制画面上，人工启动树脂再生程序，将高速混床的树脂转移至体外的树脂分离塔内，树脂经反复擦洗、水力分层后，阴树脂转入阴再生塔进碱(3.5%～ 5.5%NaOH)再生，阳树脂转入阳再生塔进酸(3.5% ～ 5.5%H2SO4)再生，阴/阳树脂经反复清洗合格后，转入树脂贮存塔混合备用。(工艺运行方式无特殊改进)

需采取措施：

3.1.1 避免大修期间维修或在役检查使用多量的油性物质后，造成ATE树脂油污染的情况，在分离过程中观察到树脂抱团、分离末期仍有树脂漂浮、悬浮、聚团现象，污染后的树脂，阴阳聚团，难以分离，形成一定程度的交叉污染，是混床出水Na+偏高的主要原因。制定以去除树脂油污染的操作工艺，并制定专门的再生方案。[1]

3.1.2 建议应尽量增加分离层厚度，延长擦洗、正洗时间确保阴阳树脂有效分离

3.2 建立大修期间相关设备保养的计划、窗口的制定

3.2.1 根据大修工期及容器可具备的保养时间决定是否进行保养，若容器保养时间小于3天或人孔门不打开，则不进行保养。

3.2.2 由于氮气具有窒息风险，出于安全考虑，容器干保养均使用压空气源；

3.2.3 由设备管理相关部门牵头在大修前组织相关部门进行专项讨论，制定二回路保养计划和方案，确保大修期间二回路容器保养得到有效实施。从工业安全、实施可操作性等角度考虑，短期的保养优先采用压空吹扫的方式进行保养，要求湿度小于60%或不大于环境湿度[2]以达到抑制腐蚀、优化水质的目的，依大修安排、设备检修时间、重要性、材质等进行分类，优化保养计划。

3.3 优化二回路启动期间各阶段的水质规范

3.3.1 二回路整体冲洗环路：

冲洗环路1：高加给水系统AHP的水通过凝结水系统CEX→高加给水系统AHP→主给水流量控制系统ARE返回凝结水系统CEX

冲洗环路2：除氧器系统ADG的水通过凝结水CEX→低压给水系统ABP→除氧器系统ADG利用除氧器系统ADG泵返回凝结水系统CEX

冲洗环路3：给水加热器输水回收系统ACO疏水水箱冲洗与循环

冲洗环路4：汽水分离再热器系统GSS疏水水箱冲洗与循环

3.3.2 二回路循环冲洗

关键：冲洗范围要不留死角在条件具备的情况下，凝汽器应尽可能早的进水，进行换水、循环冲洗并取样分析铁离子含量水质合格才能进入下一循环冲洗，逐步进行；

经过循环冲洗、换水，二回路系统铁离子含量小于500μg/kg后，尽早投运精处理ATE系统，以便在尽可能短的时间内降低其它杂质离子的含量。

精处理系统ATE投运后，取样分析凝结水系统CEX、除氧器系统ADG或高加给水系统AHP：

期望值：Na+<1 μg/kg；Cl-<3 μg/kg；SO42-<3 μg/kg

一般冷态水质很容易合格，大修期间未出现过制约，难点在于除氧器系统ADG热态。

步骤：第一罐热水直接排空至常规岛废液收集系统SEK、后续根据取样结果：

如果除氧器铁离子大于1 000 μg/kg ，则需要将本罐除氧水排空，再次进行制水操作；

如果除氧器铁离子小于1 000 μg/kg ，则将除氧器内的热水排入真空状态下凝结水系统CEX并通过精处理系统ATE全流量净化，直至冷态水质合格。

除氧器水质合格后，进行高加给水系统AHP的含氧水置换，接下来就可以供水给蒸汽发生器系统APG

重要泵前后管道的冲洗(三台电动主给水泵系统APA泵与三台凝结水系统CEX泵)

对凝结水系统CEX泵进出管道进行冲洗；特别是切换备用泵运行。

对电动主给水泵系统APA泵进出管道进行冲洗；特别是切换备用泵运行。

除氧器系统ADG或高加给水系统AHP：Fe<100 μg/kg, 允许启动电动主给水泵系统APA泵。

3.3.3 二回路除氧阶段

启动除氧循环泵对ADG除氧器进行热力除氧时，添加联氨进行化学除氧，使二回路溶解氧含量尽快小于100 μg/kg。

蒸汽发生器系统APG供水切换前主给水流量控制系统ARE水质控制

在蒸汽发生器系统APG给水由辅助给水系统ASG切换至启动给水泵系统APD之前，需对启动给水泵系统APD水质进行监测。

在启动给水泵系统APD(辅助给水系统ASG)切换至主给水流量控制系统ARE之前，需往主给水添加氨与联氨。

当主给水流量控制系统ARE(除氧器系统ADG或凝结水系统CEX)满足下列规范时，蒸汽发生器系统APG供水可以由启动给水泵系统APD(辅助给水系统ASG)切换到主给水流量控制系统ARE运行，切至主给水流量控制系统ARE后，将蒸汽发生器系统APG非再生式热交换器001RF切换至再生式热交换器002RF，并提高排污流量至70t/h(最大排污流量)，排污水回收至凝结水系统CEX。[4]

pH:9.4～10.0 ； λ+:<1.0μS/cm

Na+:<1μg/kg； Cl-:<3μg/kg

SO42-:<3μg/kg； O2:<100μg/kg

汽水分离器疏水和高加疏水回收

机组功率50%FP前，汽水分离器疏水、高加疏水回收到凝汽器，回收到凝汽器的疏水，通过精处理系统ATE全流量处理可以得到净化而不影响给水水质，功率升到50%FP后再将疏水切到除氧器系统ADG。

整个功率提升期间，随着功率的上升运行人员应提高精处理系统ATE处理流量(精处理系统ATE流量应始终保持比凝结水流量大100t/h以上)。

3.4优化启动阶段二回路冲洗方式，尽快达到可以投精处理系统ATE的标准

3.4.1 大修期间二回路会潜在影响水质的辅助化学材料使用量控制(包括在役检查和焊接材料等)，或做好这些辅助化学材料使用残留物后的除盐水擦洗工作；

3.4.2 对于大修期间增设的技改系统与设备，提前做好新系统设备的冲洗排放工作，使杂质提前释放；

3.4.3 加强二回路各系统的循环冲洗，先设备，再小系统、中系统、大系统冲洗，多冲洗排放冲洗范围要不留死角，备用泵、备用管路及时切换连续冲洗；

4 结束语

启动阶段的二回路冲洗应确保大流量、高流速连续冲洗、冲洗时间要充足，尤其注意泵用管路设备的无死角冲洗。对于技改等新增设备的清洗予以关注，加强启动阶段二回路各系统水质检测，尤其是疏水水质避免导致水质恶化。