核电站二回路水化学监督与控制分析

岳万凤 李桂浩

（中国核电工程有限公司，北京 100080）

核电站二回路水化学监督与控制分析

岳万凤 李桂浩

（中国核电工程有限公司，北京 100080）

核电站在调试、正常运行期间，二回路热力系统总是有各种各样的水汽损失，因此需不定期向凝汽器补水。大量的传热管和支撑板，内部水存在沸腾状态，如果补水水质不良则会使水中杂质附着在管板和和传热管上，发生浓缩结垢腐蚀，破坏传热管破裂，引起泄漏，由此可见补水水质的净化至关重要，严格控制补给水的品质可以使二回路水质质量提高，使系统运行更安全更可靠。

蒸汽发生器；二回路；补水水质

1 引言

在调试和运行期间，制造、存放或安装以及补给水时可能进入蒸汽发生器的任何污染物，都会影响蒸汽发生器污染，使蒸汽发生器传热管破裂、汽机通流级结垢，所以二回路水质在核电站调试、运行有重要意义。

2 二回路水质规范和监督要求

2.1 水质规范制定原则

入到蒸汽发生器的杂质应在实际可行的最小值；杂质浓度最大值应与蒸汽发生器管材和二回路系统耐腐蚀性能一致；规定的杂质浓度可以用现有的分析方法和仪器来测定。

依据这样一个原则，制定了给水、凝结水和二次测的水质指标。控制给水的水质指标是为了控制整个系统的碱度范围，低的溶解氧含量和很低的杂质浓度，来减少腐蚀和腐蚀产物。而控制凝结水的水质指标是为了使整个蒸汽和水系统的腐蚀减至最小，并防止氧的进入。控制蒸汽发生器排污水的水质指标是为了控制传热管和其他结构材料的非腐蚀环境：PH碱性大于8.9，杂质浓度很低，特别是钠离子和氯离子。另外，硅是水垢的主要来源，也应保持在较低的浓度水平。给水PH值的控制范围取决于给水系统的材料。限值大于9.1，期望值大于9.6。通常用氨、吗啉和环乙胺来调节PH值，联氨热力分解产生氨也会影响PH。在水质指标内运行，可以保持给水系统的完整性，使腐蚀产物减至最小。在没有杂质进入和泄漏的情况下，二回路水的PH有给水的联氨和氨控制。

（1）阳离子电导率：该指标用于检测进入系统的所有可溶性阴离子杂质，当凝汽器有少量泄漏和补水中少量杂质离子进入后，会因起二次测阳离子电导率上升，当超出正常功率运行阶段排污水中钠－阳离子电导率方框图时，要及时的采取纠正行动。

（2）钠：钠离子指标是根据核电站运行经验得出的，当SG水中的钠离子含量超过100ppb时，表示有产生苛性应力腐蚀的可能性。钠离子含量可以有效指示杂质离子进入的情况。

（3）氯离子：氯离子对铁材料有腐蚀作用，很容易在缝隙中存在，形成盐酸，促使非保护性氧化铁的生产，产生点蚀。强酸性离子硫酸根也有腐蚀性。

（4）硅：硅会形成硅酸盐沉积在蒸汽发生器内和汽轮机叶片上，降低传热效率。根据运行经验，SG内水的硅含量应小于200ppb。

（5）溶解氧：加入过量的联氨来除氧，要监督给水（小于5ppb）和凝结水（小于10ppb）中的溶解氧含量。超过规定值要进行查漏处理。

（6）铁：监督给水系统中的腐蚀情况。要监测给水中的铁含量，控制指标为小于10ppb。

（7）联氨：联氨是二回路微量氧的除氧剂，将减少材料的均匀腐蚀和腐蚀产物，联氨还可以分解成氨，随着蒸汽转移并溶解在凝结水中，有助于PH的控制。

2.2 二回路水质规范

给水：PH：9.1—9.6，O2＜5ppb，Fe＜10ppb。

凝结水:阳电导＜0.3μs/cm，O2＜10ppb(功率＞40%RP时)，O2＜20ppb(功率＜40%RP时)，Na＜5ppb。

蒸汽发生器排污水:PH：＞8.9，阳电导＜1.0μs/cm,CL＜20ppb，SO4＜20ppb，Na＜20ppb，SiO2＜1000ppb。

2 二回路水质控制方法

目前核电站在调试及正常运行期间，二回路热力系统总是有各种各样的水汽损失，比如一些设备冷却用水、SG水质差时不回收直接排放掉、向ASG001BA补水、在线仪表用水、化学取样排放掉以及系统或设备本身漏水汽损失等，因此需不定期向凝汽器补水。控制补水水质主要是从淡水厂预处理和YA除盐水处理着手。通过化学药品添加进行防腐的主要方法为添加氨水控制PH及添加联胺进行化学除O2。（热力除氧、真空除氧）。

二回路水质净化主要处理系统有凝结水精处理系统（ATE）及蒸汽发生器排污系统（APG）。

凝结水精处理系统（ATE）：为了进一步保证水质和缩短机组启动的时间，设置了凝结水精处理系统。当凝汽器发生海水泄漏和机组启动过程中，在净化二回路水质时，凝结水精处理系统发挥了重要的作用。

表1 水处理系统设备运行对水质的影响

蒸汽发生器排污系统（APG）：由于蒸发器是一回路向二回路泄漏的压力边界，结构又复杂，有大量的传热管和支撑板，内部水存在沸腾状态，杂质很容易附着在管板和传热管上，发生浓缩结垢腐蚀，破坏传热管破裂，引起泄漏，因此需要及时地将SG内的盐类杂质和腐蚀产物排除去。在正常运行期间，通过连续排污降低SG内腐蚀产物的沉淀和累积。当机组启动和凝汽器发生海水泄漏时，通过加大排污量和保持ATE全处理流量使水质快速恢复到允许运行范围内。

目前，水处理系统设备运行对水质影响有互相冲突之处（见表1）。在正常运行期间，较为容易调整的主要是ATE系统和APG系统，应寻找较为合适的运行方式使水质达到相对较好水平。

3 目前二回路存在的水化学问题及其纠正行动

针对目前二回路存在水化学的问题进行了以下纠正。

3.1 CEX补水水质差

主要原因：1）由于河水的污染程度日趋严重，还有季节性影响（如冬季枯水等），导致河水水质越来越差。2）由于淡水厂依然采用传统的混凝、沉淀和过虑处理工艺，对COD的处理效果不是很好。3）一般电厂除盐水生产系统运行多年，活性炭、树脂均有不同程度的沾污，特别是活性炭，其除有机物效率只有15～40%，一般在25%左右，例如：秦山二期从目前的运行质量看，活性炭床的效率大概在55%左右。4）由于阴树脂也已遭受狠大程度的污染，导致最终出水(SED/SER)水中有机物含量还是不很满意，由此引起凝汽器补水时各系统水质的波动。

由于系统原因，二回路目前的补水量较大，每天的补水量约有100t，当补水中的有机物进入系统后，在高温下发生分解产生酸性阴离子，使二回路水阳电导增加。记录数据表明，大量补水后，给水和凝结水中的阳电导增加1倍左右，SG阳电导增加2～3倍。

针对这一情况，目前在YA除盐水系统前增加反渗透装置，这一计划目前正在实施。秦山一、三期的运行经验表明，该反渗透系统可以提高补水水质，特别是在降低有机物方面很有效。而反渗透是一种膜分离技术，利用半透膜只能透过溶剂分子和不能透过溶质分子的特性，通过外加压克服清液和浓液间的渗透压使浓溶液中溶剂分子向清液中渗透，将处理水分成清液和浓液，清液进行回收，浓液排放，这样达到净化水的目的。反渗透工艺中水回收率一般为75%，利用反渗透技术基本能除去水中全部的有机物、细菌、病毒和大部分离子

3.2 ATE除盐系统性能差

产生这种现象的原因有：1）ATE投运后会引起SG钠离子升高，这主要原因是ATE混床在再生时，阴阳树脂分离不彻底造成的。在分离塔中，阴阳离子依靠自身密度的差异进行分层。分层后，阳树脂转移到阳树脂再生塔进行再生时，由于其中携带有阴树脂，当用硫酸再生对阳树脂再生时，硫酸根离子也与阴树脂上进行交换；对阴树脂用氢氧化钠进行再生时，钠离子同时夹杂的阳树脂进行交换，这样当ATE投入运行后，钠离子和硫酸根离子就被释放到二回路系统中，使二回路中的硫酸根和钠离子浓度升高。2）树脂分层问题涉及到树脂的型号和再生设备的工艺问题，这种情况一时难以解决。在目前状况下，只有通过进行试验找到能提高分层效果的方法，提高阴阳树脂的分层效果，减少杂质离子的析出。

针对上面所述提出的解决方案（1）：氢氧化钠浸泡，即将失效的混床树脂在分离塔中用氢氧化钠浸泡，使阴阳树脂初步再生，利用再生后的树脂的密度差异大进行有效分层。这涉及到浸泡时间，浸泡浓度，需要通过试验来确定。解决方案（2）氨浸泡，即将阴塔中再生好的阴树脂用一定浓度的氨水浸泡，将阴树脂携带来的阳树脂转变成氨型，减少钠离子的析出。

[1]俞忠德.秦山核电二期工程建设经验汇编[M].原子能出版社，2004年.

[2]钱世钧.凝结水精处理系统调试[M].原子能出版社，2004.

[3]钱达中.核电站水质工程[M].中国电力出版社，2008.

[4]吴忠良.调试期间的水化学监督与管理[M].2004.

岳万凤，女，硕士学位，重庆大学，热能与动力工程专业，助理工程师。

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1003-5168(2014)04-0100-02