核电机组主蒸汽管道吹扫的替代方法研究与应用

丁乾坤

江苏核电有限公司 江苏连云港 222000

为保证汽轮机运转部件的安全，在安装阶段主蒸汽管道必须做好清洁度控制。国内核电站主蒸汽管道清洁一般采用非核蒸汽吹扫和压缩空气爆破吹扫两种方式。从实际使用的情况来看，无论是非核蒸汽还是压缩空气吹扫，均存在三个明显缺点，一是蓄热蓄压过程慢导致吹扫占用主线工期过长；二是吹扫所需的临时管道和设备的设计、采购、安装需要占用大量资金和工时；三是吹扫后临时措施的恢复工作耗时费力，并且在恢复临时措施的过程中难以避免二次污染。如果取消吹扫工作，可节省这些临时设施的采购、制作、安装的费用及时间。此外采用蒸汽吹扫利用主泵等设备运转产生的热量加热蒸汽，这还需要耗费大量的电力[1]。通过调研国内同行电站相关方法，研究在不进行主蒸汽管道吹扫的情况下，合理优化主蒸汽管道清洁工艺，开发了一套既缩短主线工期，又节约人力、物力、财力的主蒸汽管道吹扫替代方法。

1 技术思路和实施方法

总体思路是从管道制造环节的清洁度控制，系统施工过程的清洁和防异物控制、工程建设和调试期的维护保养工作，机组投运前的水质控制四个方面着手，开发出一整套措施，以便在不进行吹管的情况下，确保主蒸汽管道在机组启动前具有理想的清洁度。

1.1 厂家制造环节的清洁度控制

主蒸汽管段在制造厂制造阶段100%检查内部清洁度。管道出厂前内壁喷涂水溶性防锈剂，以避免在仓储和运输阶段发生锈蚀。包装配备专用防异物堵板，在运输仓储和安装阶段做好防异物措施；设备或管道进场验收时，进行清洁度检查，以确认供货管道内部清洁度满足要求。

1.2 安装阶段的清洁度控制

在工作区内采取严格的防异物措施。在作业区内避免土建交叉作业。管道上的开孔工作原则上在预制厂完成，如确实需要在己安装的管道上开孔、切割时，应避免产生异物污染管道内部。管道组对前和焊接后监督管线内部清洁度达到B级要求，并逐一记录。管道、阀门防异物封堵100%合格。施工过程中严格禁止将任何物品放于管道内。

在焊缝返修时，应注意避免将焊渣等杂物带入管道内。管道安装施工间断时，必须对敞口部位进行封堵，防止杂物进入管道内，再开始安装前必须确认管道内部清洁度后方可施工。在安装过程中，依据维护保养方案对管道内部进行维护和保养，避免管道内部发生锈蚀。安装期间如发现局部锈蚀，用金属刷或抛光机除掉锈层，并用丙酮擦洗干净，干燥后在干净表面上涂水溶性防锈剂。在安装结束后确认主蒸汽管线上所有接管座处于封闭状态[2]。

1.3 调试阶段的防锈措施和保养方法

主蒸汽管道在安装结束移交调试后，停用超过1周或长时间备用以及需要排空检修时，使用热干风保养，用干燥热风连续吹扫以保证金属表面不形成液膜，从而有效地防止主蒸汽管道内表面发生电化学腐蚀。保养期间，干风机组连续运行，保养工作停止后，拆除风管，恢复人孔。

在蒸汽发生器二次侧水压试验前需对蒸汽发生器二次侧进行冲洗至合格。在水压试验期间向蒸汽发生器及主蒸汽管道注入水压试验用水前，在除氧器内对水压用水进行调制，加入氨和联胺，使PH值为9.5-10.0，联胺浓度为不小于20mg/kg,温度控制在105-130℃，这样的溶液可以对主蒸汽管道起到缓释作用。

1.4 机组整体启动期间水质控制

在机组进入整体启动阶段，核电站二回路水系统已经完成冲洗等清洁措施，管道内部的清洁度满足设计要求。二回路蒸汽系统虽然在前期没有投用过，但是因为本方案有力的保证了管道内壁清洁度。因此在机组整体启动期间，二回路蒸汽和疏水系统将根据机组功率逐步投用。系统投入初期通过疏水管道将系统内部充满含有杂质的汽水混合物排放到汽轮机排污扩容器中经过降温降压最终排放至热废液坑。在此过程中，系统疏水水质很快满足排放凝汽器的要求（即满足凝结水精处理入口水质要求），可将该系统的疏水排放从排至排污扩容器切换为至排至凝汽器，实现了除盐水的高效回收。

2 工程应用和经济效益

目前在国内外采用俄罗斯技术的核电机组中，普遍采用蒸汽吹管的方式，利用主泵运转产生的热量加热蒸汽发生器产生非核蒸汽对主蒸汽管道进行吹扫清洁。使用法国技术的核电机组中普遍采用仪用压缩空气作为动力源，通过蒸汽发生器作为蓄能装置，间歇性开启爆破吹扫阀门对主蒸汽管道进行爆破吹扫。本项目提出的替代方案不仅避免了主蒸汽管道非核蒸汽吹扫和压缩空气爆破吹扫带来的施工工期长，临时措施设计、制造、安装工序复杂，耗资大，系统恢复时间长且系统恢复过程中存在的重新打压等问题，还大幅缩短了主线工期，并且能节省蒸汽吹扫期间的除盐水、电能等消耗，减少吹扫期间的噪声污染[3]。

该方案在田湾核电站二期工程上首次应用，实施效果良好，主要体现在工程建设周期优化，调试费用节约和机组启动阶段水质控制三个方面。

优化主线工期方面，二期工程机组平均热试工期98天，比一期同型号机组共节省9天，为机组实现提前商运，节省工程投资创造了有利条件。按单台运行机组一天产生发电收入960万元计，预估经济效益8640万元。

节约调试费用方面，在不考虑吹扫所需临时阀门和管道的采购安装费用的情况下，仅对比非核蒸汽吹扫期需要主要设备运转的电力消耗（吹扫蓄能期间单台机组每小时用电量约2.77万度，单台机组按平均吹扫时间172小时计算），就可节约电费278万。

从机组启动阶段的水质控制来看，二期工程两台机组启动阶段水质均未发生偏离，热力系统运行稳定。参考同行经验，采用吹扫清洁的机组不可避免的有部分设备需要在吹扫结束后才能安装，因此而多次发生防异物失控事件，而本方案的实施，使得管道安装防异物管理达到了一个新的高度。

同时，由于蒸汽吹管和压空爆破吹扫将带来巨大的环境噪声，对周边居民生活造成较大影响，在环保意识不断提高的当下，采用本方案替代蒸汽吹扫，保护了公众和环境，具有良好的社会效益。