岳萬鳳 李桂浩

（中國核電工程有限公司，北京 100080）

核電站二回路水化學(xué)監(jiān)督與控制分析

岳萬鳳 李桂浩

（中國核電工程有限公司，北京 100080）

核電站在調(diào)試、正常運(yùn)行期間，二回路熱力系統(tǒng)總是有各種各樣的水汽損失，因此需不定期向凝汽器補(bǔ)水。大量的傳熱管和支撐板，內(nèi)部水存在沸騰狀態(tài)，如果補(bǔ)水水質(zhì)不良則會(huì)使水中雜質(zhì)附著在管板和和傳熱管上，發(fā)生濃縮結(jié)垢腐蝕，破壞傳熱管破裂，引起泄漏，由此可見補(bǔ)水水質(zhì)的凈化至關(guān)重要，嚴(yán)格控制補(bǔ)給水的品質(zhì)可以使二回路水質(zhì)質(zhì)量提高，使系統(tǒng)運(yùn)行更安全更可靠。

蒸汽發(fā)生器；二回路；補(bǔ)水水質(zhì)

1 引言

在調(diào)試和運(yùn)行期間，制造、存放或安裝以及補(bǔ)給水時(shí)可能進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的任何污染物，都會(huì)影響蒸汽發(fā)生器污染，使蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂、汽機(jī)通流級(jí)結(jié)垢，所以二回路水質(zhì)在核電站調(diào)試、運(yùn)行有重要意義。

2 二回路水質(zhì)規(guī)范和監(jiān)督要求

2.1 水質(zhì)規(guī)范制定原則

入到蒸汽發(fā)生器的雜質(zhì)應(yīng)在實(shí)際可行的最小值；雜質(zhì)濃度最大值應(yīng)與蒸汽發(fā)生器管材和二回路系統(tǒng)耐腐蝕性能一致；規(guī)定的雜質(zhì)濃度可以用現(xiàn)有的分析方法和儀器來測(cè)定。

依據(jù)這樣一個(gè)原則，制定了給水、凝結(jié)水和二次測(cè)的水質(zhì)指標(biāo)。控制給水的水質(zhì)指標(biāo)是為了控制整個(gè)系統(tǒng)的堿度范圍，低的溶解氧含量和很低的雜質(zhì)濃度，來減少腐蝕和腐蝕產(chǎn)物。而控制凝結(jié)水的水質(zhì)指標(biāo)是為了使整個(gè)蒸汽和水系統(tǒng)的腐蝕減至最小，并防止氧的進(jìn)入?？刂普羝l(fā)生器排污水的水質(zhì)指標(biāo)是為了控制傳熱管和其他結(jié)構(gòu)材料的非腐蝕環(huán)境：PH堿性大于8.9，雜質(zhì)濃度很低，特別是鈉離子和氯離子。另外，硅是水垢的主要來源，也應(yīng)保持在較低的濃度水平。給水PH值的控制范圍取決于給水系統(tǒng)的材料。限值大于9.1，期望值大于9.6。通常用氨、嗎啉和環(huán)乙胺來調(diào)節(jié)PH值，聯(lián)氨熱力分解產(chǎn)生氨也會(huì)影響PH。在水質(zhì)指標(biāo)內(nèi)運(yùn)行，可以保持給水系統(tǒng)的完整性，使腐蝕產(chǎn)物減至最小。在沒有雜質(zhì)進(jìn)入和泄漏的情況下，二回路水的PH有給水的聯(lián)氨和氨控制。

（1）陽離子電導(dǎo)率：該指標(biāo)用于檢測(cè)進(jìn)入系統(tǒng)的所有可溶性陰離子雜質(zhì)，當(dāng)凝汽器有少量泄漏和補(bǔ)水中少量雜質(zhì)離子進(jìn)入后，會(huì)因起二次測(cè)陽離子電導(dǎo)率上升，當(dāng)超出正常功率運(yùn)行階段排污水中鈉－陽離子電導(dǎo)率方框圖時(shí)，要及時(shí)的采取糾正行動(dòng)。

（2）鈉：鈉離子指標(biāo)是根據(jù)核電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出的，當(dāng)SG水中的鈉離子含量超過100ppb時(shí)，表示有產(chǎn)生苛性應(yīng)力腐蝕的可能性。鈉離子含量可以有效指示雜質(zhì)離子進(jìn)入的情況。

（3）氯離子：氯離子對(duì)鐵材料有腐蝕作用，很容易在縫隙中存在，形成鹽酸，促使非保護(hù)性氧化鐵的生產(chǎn)，產(chǎn)生點(diǎn)蝕。強(qiáng)酸性離子硫酸根也有腐蝕性。

（4）硅：硅會(huì)形成硅酸鹽沉積在蒸汽發(fā)生器內(nèi)和汽輪機(jī)葉片上，降低傳熱效率。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，SG內(nèi)水的硅含量應(yīng)小于200ppb。

（5）溶解氧：加入過量的聯(lián)氨來除氧，要監(jiān)督給水（小于5ppb）和凝結(jié)水（小于10ppb）中的溶解氧含量。超過規(guī)定值要進(jìn)行查漏處理。

（6）鐵：監(jiān)督給水系統(tǒng)中的腐蝕情況。要監(jiān)測(cè)給水中的鐵含量，控制指標(biāo)為小于10ppb。

（7）聯(lián)氨：聯(lián)氨是二回路微量氧的除氧劑，將減少材料的均勻腐蝕和腐蝕產(chǎn)物，聯(lián)氨還可以分解成氨，隨著蒸汽轉(zhuǎn)移并溶解在凝結(jié)水中，有助于PH的控制。

2.2 二回路水質(zhì)規(guī)范

給水：PH：9.1—9.6，O2＜5ppb，F(xiàn)e＜10ppb。

凝結(jié)水:陽電導(dǎo)＜0.3μs/cm，O2＜10ppb(功率＞40%RP時(shí))，O2＜20ppb(功率＜40%RP時(shí))，Na＜5ppb。

蒸汽發(fā)生器排污水:PH：＞8.9，陽電導(dǎo)＜1.0μs/cm,CL＜20ppb，SO4＜20ppb，Na＜20ppb，SiO2＜1000ppb。

2 二回路水質(zhì)控制方法

目前核電站在調(diào)試及正常運(yùn)行期間，二回路熱力系統(tǒng)總是有各種各樣的水汽損失，比如一些設(shè)備冷卻用水、SG水質(zhì)差時(shí)不回收直接排放掉、向ASG001BA補(bǔ)水、在線儀表用水、化學(xué)取樣排放掉以及系統(tǒng)或設(shè)備本身漏水汽損失等，因此需不定期向凝汽器補(bǔ)水?？刂蒲a(bǔ)水水質(zhì)主要是從淡水廠預(yù)處理和YA除鹽水處理著手。通過化學(xué)藥品添加進(jìn)行防腐的主要方法為添加氨水控制PH及添加聯(lián)胺進(jìn)行化學(xué)除O2。（熱力除氧、真空除氧）。

二回路水質(zhì)凈化主要處理系統(tǒng)有凝結(jié)水精處理系統(tǒng)（ATE）及蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（APG）。

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)（ATE）：為了進(jìn)一步保證水質(zhì)和縮短機(jī)組啟動(dòng)的時(shí)間，設(shè)置了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。當(dāng)凝汽器發(fā)生海水泄漏和機(jī)組啟動(dòng)過程中，在凈化二回路水質(zhì)時(shí)，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用。

表1 水處理系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行對(duì)水質(zhì)的影響

蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（APG）：由于蒸發(fā)器是一回路向二回路泄漏的壓力邊界，結(jié)構(gòu)又復(fù)雜，有大量的傳熱管和支撐板，內(nèi)部水存在沸騰狀態(tài)，雜質(zhì)很容易附著在管板和傳熱管上，發(fā)生濃縮結(jié)垢腐蝕，破壞傳熱管破裂，引起泄漏，因此需要及時(shí)地將SG內(nèi)的鹽類雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物排除去。在正常運(yùn)行期間，通過連續(xù)排污降低SG內(nèi)腐蝕產(chǎn)物的沉淀和累積。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)和凝汽器發(fā)生海水泄漏時(shí)，通過加大排污量和保持ATE全處理流量使水質(zhì)快速恢復(fù)到允許運(yùn)行范圍內(nèi)。

目前，水處理系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行對(duì)水質(zhì)影響有互相沖突之處（見表1）。在正常運(yùn)行期間，較為容易調(diào)整的主要是ATE系統(tǒng)和APG系統(tǒng)，應(yīng)尋找較為合適的運(yùn)行方式使水質(zhì)達(dá)到相對(duì)較好水平。

3 目前二回路存在的水化學(xué)問題及其糾正行動(dòng)

針對(duì)目前二回路存在水化學(xué)的問題進(jìn)行了以下糾正。

3.1 CEX補(bǔ)水水質(zhì)差

主要原因：1）由于河水的污染程度日趨嚴(yán)重，還有季節(jié)性影響（如冬季枯水等），導(dǎo)致河水水質(zhì)越來越差。2）由于淡水廠依然采用傳統(tǒng)的混凝、沉淀和過慮處理工藝，對(duì)COD的處理效果不是很好。3）一般電廠除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行多年，活性炭、樹脂均有不同程度的沾污，特別是活性炭，其除有機(jī)物效率只有15～40%，一般在25%左右，例如：秦山二期從目前的運(yùn)行質(zhì)量看，活性炭床的效率大概在55%左右。4）由于陰樹脂也已遭受狠大程度的污染，導(dǎo)致最終出水(SED/SER)水中有機(jī)物含量還是不很滿意，由此引起凝汽器補(bǔ)水時(shí)各系統(tǒng)水質(zhì)的波動(dòng)。

由于系統(tǒng)原因，二回路目前的補(bǔ)水量較大，每天的補(bǔ)水量約有100t，當(dāng)補(bǔ)水中的有機(jī)物進(jìn)入系統(tǒng)后，在高溫下發(fā)生分解產(chǎn)生酸性陰離子，使二回路水陽電導(dǎo)增加。記錄數(shù)據(jù)表明，大量補(bǔ)水后，給水和凝結(jié)水中的陽電導(dǎo)增加1倍左右，SG陽電導(dǎo)增加2～3倍。

針對(duì)這一情況，目前在YA除鹽水系統(tǒng)前增加反滲透裝置，這一計(jì)劃目前正在實(shí)施。秦山一、三期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，該反滲透系統(tǒng)可以提高補(bǔ)水水質(zhì)，特別是在降低有機(jī)物方面很有效。而反滲透是一種膜分離技術(shù)，利用半透膜只能透過溶劑分子和不能透過溶質(zhì)分子的特性，通過外加壓克服清液和濃液間的滲透壓使?jié)馊芤褐腥軇┓肿酉蚯逡褐袧B透，將處理水分成清液和濃液，清液進(jìn)行回收，濃液排放，這樣達(dá)到凈化水的目的。反滲透工藝中水回收率一般為75%，利用反滲透技術(shù)基本能除去水中全部的有機(jī)物、細(xì)菌、病毒和大部分離子

3.2 ATE除鹽系統(tǒng)性能差

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有：1）ATE投運(yùn)后會(huì)引起SG鈉離子升高，這主要原因是ATE混床在再生時(shí)，陰陽樹脂分離不徹底造成的。在分離塔中，陰陽離子依靠自身密度的差異進(jìn)行分層。分層后，陽樹脂轉(zhuǎn)移到陽樹脂再生塔進(jìn)行再生時(shí)，由于其中攜帶有陰樹脂，當(dāng)用硫酸再生對(duì)陽樹脂再生時(shí)，硫酸根離子也與陰樹脂上進(jìn)行交換；對(duì)陰樹脂用氫氧化鈉進(jìn)行再生時(shí)，鈉離子同時(shí)夾雜的陽樹脂進(jìn)行交換，這樣當(dāng)ATE投入運(yùn)行后，鈉離子和硫酸根離子就被釋放到二回路系統(tǒng)中，使二回路中的硫酸根和鈉離子濃度升高。2）樹脂分層問題涉及到樹脂的型號(hào)和再生設(shè)備的工藝問題，這種情況一時(shí)難以解決。在目前狀況下，只有通過進(jìn)行試驗(yàn)找到能提高分層效果的方法，提高陰陽樹脂的分層效果，減少雜質(zhì)離子的析出。

針對(duì)上面所述提出的解決方案（1）：氫氧化鈉浸泡，即將失效的混床樹脂在分離塔中用氫氧化鈉浸泡，使陰陽樹脂初步再生，利用再生后的樹脂的密度差異大進(jìn)行有效分層。這涉及到浸泡時(shí)間，浸泡濃度，需要通過試驗(yàn)來確定。解決方案（2）氨浸泡，即將陰塔中再生好的陰樹脂用一定濃度的氨水浸泡，將陰樹脂攜帶來的陽樹脂轉(zhuǎn)變成氨型，減少鈉離子的析出。

[1]俞忠德.秦山核電二期工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)匯編[M].原子能出版社，2004年.

[2]錢世鈞.凝結(jié)水精處理系統(tǒng)調(diào)試[M].原子能出版社，2004.

[3]錢達(dá)中.核電站水質(zhì)工程[M].中國電力出版社，2008.

[4]吳忠良.調(diào)試期間的水化學(xué)監(jiān)督與管理[M].2004.

岳萬鳳，女，碩士學(xué)位，重慶大學(xué)，熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，助理工程師。

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1003-5168(2014)04-0100-02