海南核電有限公司 安 洋 鄭 彬

某核電廠兩臺(tái)機(jī)組高壓給水加熱系統(tǒng)（AHP）陽電導(dǎo)長期穩(wěn)定在期望值左右（＜0.20μs/cm），但是蒸汽發(fā)生器（SG）水質(zhì)的陽電導(dǎo)率卻呈較低的趨勢。陽電導(dǎo)率反映的是二回路的陰離子含量，二回路給水中的微量雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物除少量隨蒸汽一起進(jìn)入汽輪機(jī)外，絕大部分留在蒸汽發(fā)生器內(nèi)，是影響蒸汽發(fā)生器等二回路系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢速率的重要因素。因此需查找二回路陽電導(dǎo)率長期在期望值左右波動(dòng)的原因及制定解決辦法。

1 原因分析

由陽電導(dǎo)率的測量方法可知，被測水樣經(jīng)過陽離子交換柱后，陽離子被去除，水中的氫氧根離子被置換出的氫離子中和，水樣中僅留下陰離子。二回路系統(tǒng)中能夠影響陽電導(dǎo)率的因素主要是無機(jī)陰離子和有機(jī)酸根離子含量。在保證測量準(zhǔn)確性的前提下，通過人工分析和多塊在線儀表的平行測量，對(duì)能夠影響二回路陽電導(dǎo)率的內(nèi)部因素和外部因素進(jìn)行了排查。

內(nèi)部因素包括：二回路設(shè)備檢修時(shí)引入的雜質(zhì)在投運(yùn)后逐漸釋放進(jìn)入二回路，或凝汽器存在微量泄漏；二回路補(bǔ)水或二回路非金屬材料長期緩慢釋放陰離子或有機(jī)酸根離子；凝結(jié)水精處理系統(tǒng)（ATE）或蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（APG）混床樹脂碎片漏入二回路受熱降解。外部因素包括：化學(xué)試劑加藥系統(tǒng)（SIR）的藥劑品質(zhì)不純引入雜質(zhì)離子；取樣架上陽樹脂柱對(duì)陽離子的去除效果不佳；二回路水中離子含量的影響。

1.1 內(nèi)部因素

1.1.1 二回路設(shè)備檢修時(shí)引入的雜質(zhì)或凝汽器微量泄漏

此部分雜質(zhì)對(duì)二回路陽電導(dǎo)率的影響表現(xiàn)為在檢修后隨著機(jī)組的運(yùn)行逐漸從系統(tǒng)里釋放出來。投入ATE，該部分雜質(zhì)被系統(tǒng)凈化去除，陽電導(dǎo)率逐步下降；待ATE 退出后陽電導(dǎo)率不會(huì)再升高。對(duì)ATE 投運(yùn)和退出前后陽電導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較(表1)。

表1 ATE 除鹽床投運(yùn)試驗(yàn)時(shí)在線表數(shù)據(jù)

表明投運(yùn)ATE 后，二回路各系統(tǒng)陽電導(dǎo)率均有一定程度的下降，ATE 退出運(yùn)行后陽電導(dǎo)率出現(xiàn)反彈，并維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因，是由于系統(tǒng)運(yùn)行過程中補(bǔ)水引入的微量雜質(zhì)、或設(shè)備腐蝕產(chǎn)生的微量離子引起的陽電導(dǎo)率略有升高，但最終達(dá)到平衡狀態(tài)，陽電導(dǎo)率保持穩(wěn)定。如果是檢修引入的雜質(zhì)、只能引起陽電導(dǎo)率短暫升高，在ATE 投入后可將雜質(zhì)除去并在ATE 退出后不再影響電導(dǎo)率的變化。因此，檢修引入的雜質(zhì)并不是造成二回路陽電導(dǎo)率長期偏高的主要原因。

若凝汽器存在微量泄漏，二回路陽電導(dǎo)應(yīng)該呈現(xiàn)持續(xù)上漲的趨勢，然而陽電導(dǎo)在沒有ATE 投運(yùn)情況下能夠保持穩(wěn)定，沒有持續(xù)上漲跡象，且蒸汽發(fā)生器排污水和凝汽器檢漏裝置鈉表和陽電導(dǎo)表也保持穩(wěn)定，因此排除凝汽器緩慢泄漏的可能性。

1.1.2 二回路補(bǔ)水或二回路化學(xué)材料長期緩慢釋放陰離子、有機(jī)酸根離子

ATE 退出、APG 正常運(yùn)行時(shí)，分析二回路各系統(tǒng)水質(zhì)的陰離子含量（F-、Cl-、SO42-），同時(shí)記錄陽電導(dǎo)率數(shù)值，做出趨勢圖。由趨勢圖可知，二回路陰離子本身含量處于很低的水平，對(duì)陽電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)不大。且陰離子含量相對(duì)穩(wěn)定，與二回路陽電導(dǎo)率的變化沒有相關(guān)性。二回路水中有機(jī)酸根離子含量及TOC 數(shù)據(jù)見表2。

圖1 1號(hào)機(jī)組氟離子趨勢

圖2 1號(hào)機(jī)組氯離子趨勢

表2 有機(jī)酸根離子含量及TOC 數(shù)據(jù)

結(jié)果表明二回路水與除鹽水系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器排污水的總有機(jī)碳及有機(jī)酸根離子含量差別并不大，證明除鹽水進(jìn)入二回路后有機(jī)酸根含量及TOC 并沒有明顯的增長，且蒸發(fā)器排污水的陽電導(dǎo)率在遠(yuǎn)低于二回路水陽電導(dǎo)率的情況下，有機(jī)酸根含量卻高于二回路水中的含量。同時(shí)，比對(duì)同類型機(jī)組，在有機(jī)酸根含量低于參考電站的情況下，陽電導(dǎo)率卻略高，可知有機(jī)酸根離子不是引起陽電導(dǎo)率高的主要原因。

1.1.3 ATE 或APG 混床樹脂碎片漏入二回路受熱分解

收集ATE 退出運(yùn)行時(shí)二回路陽電導(dǎo)率數(shù)據(jù)，見趨勢圖5。由趨勢圖可知，ATE 退出運(yùn)行時(shí)期二回路陽電導(dǎo)保持平穩(wěn)，無上漲跡象；根據(jù)大修期間的檢查結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)樹脂進(jìn)入二回路系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)圖3二回路硫酸根分析結(jié)果可知，硫酸根含量處于較低水平，因此排除存在碎樹脂漏入二回路并受熱降解的可能性。

圖3 1號(hào)機(jī)組硫酸根離子趨勢

圖4 1號(hào)機(jī)組二回路各系統(tǒng)陽電導(dǎo)率趨勢

圖5 1號(hào)機(jī)組ATE 退出運(yùn)行后二回路各系統(tǒng)陽電導(dǎo)率趨勢

1.2 外部因素

1.2.1 SIR 加藥系統(tǒng)的藥劑品質(zhì)不純引入雜質(zhì)離子

對(duì)二回路主要添加藥品氨和聯(lián)氨進(jìn)行了分析檢測，檢測結(jié)果見表3～4：

表3 氨水及聯(lián)胺藥品分析結(jié)果

表4 氨水溶液及聯(lián)胺溶液分析結(jié)果

以上數(shù)據(jù)以及第三方檢測報(bào)告均顯示產(chǎn)品品質(zhì)合格，按公式C雜=(C藥V藥)/(V二回路T)可計(jì)算引入雜質(zhì)離子的含量。式中，C雜為藥品引入系統(tǒng)的雜質(zhì)離子濃度；C藥為藥品中離子濃度含量；V藥為加入二回路系統(tǒng)藥品的體積；V二回路為二回路的水裝量；T 為加藥時(shí)長。以雜質(zhì)含量最多的聯(lián)氨溶液為例，每小時(shí)引入系統(tǒng)的氟離子約為0.04μg/L，對(duì)陽電導(dǎo)率幾乎沒有影響，因此SIR 加藥系統(tǒng)的藥劑并不是引起二回路陽離子偏高的主要原因。

1.2.2 陽樹脂柱對(duì)陽離子的去除效果不佳

新、舊樹脂比對(duì)。對(duì)目前使用的某品牌新樹脂和經(jīng)過多次再生的舊樹脂進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)更換新樹脂后陽電導(dǎo)率會(huì)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象，而后隨著使用時(shí)間變長而降低。說明新樹脂中含有一定的雜質(zhì)，而目前新樹脂靜態(tài)預(yù)處理工藝無法有效去除樹脂中的雜質(zhì)離子，會(huì)造成使用初期陽電導(dǎo)率偏高（圖6）。

圖6 二回路各系統(tǒng)更換新樹脂后陽電導(dǎo)率趨勢

不同品牌樹脂比對(duì)。選擇2AHP、2VVP、2號(hào)機(jī)組3號(hào)低加疏水、2號(hào)機(jī)凝汽器檢漏C2列4個(gè)點(diǎn)位，進(jìn)行二回路陽電導(dǎo)與不同品牌樹脂的關(guān)系比對(duì)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖7。由圖可知，樹脂品牌更換后，各點(diǎn)二回路陽電導(dǎo)率均有一定程度的下降，約比換樹脂之前下降0.02μs/cm 左右。以高加陽電導(dǎo)為例，使用原品牌樹脂時(shí)陽電導(dǎo)率讀數(shù)在期望值（＜0.20μs/cm）左右波動(dòng)，更換樹脂后能穩(wěn)定在期望值以內(nèi)。

圖7 二回路各系統(tǒng)更換樹脂柱陽電導(dǎo)率趨勢

不同樹脂再生工藝比對(duì)。同類型機(jī)組取樣架上樹脂柱中的陽樹脂均采用自動(dòng)裝置再生，樹脂再生度較高，一般可連續(xù)使用20天左右才會(huì)失效。而該電站采用浸泡、人工攪拌方式再生，樹脂再生度低，一般使用3～4天左右即會(huì)失效。根據(jù)研究數(shù)據(jù)表明，采用自動(dòng)再生裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)再生，樹脂的再生度可達(dá)98%左右；而采用靜態(tài)再生工藝，在相同濃度再生液浸泡4h 以上樹脂再生度最高只可達(dá)到65%。通過靜態(tài)再生和自動(dòng)再生裝置再生樹脂效果比對(duì)試驗(yàn)。

由圖8可知，采用自動(dòng)裝置再生的樹脂后，陽電導(dǎo)率迅速下降，下降幅度達(dá)到0.04μs/cm 左右，且使用達(dá)到16天樹脂才完全失效，樹脂再生效果明顯優(yōu)于使用靜態(tài)再生工藝。因此，目前采用的陽樹脂再生方式是導(dǎo)致出水水質(zhì)指標(biāo)偏高的重要因素。

圖8 AHP 使用自動(dòng)再生裝置再生樹脂后陽電導(dǎo)率趨勢

綜上可知，由于該電站目前樹脂再生及預(yù)處理工藝無法較為徹底的去除樹脂中的雜質(zhì)，再生度不高，影響樹脂凈化效果，導(dǎo)致陽電導(dǎo)率偏高。

2 結(jié)論分析及成果建議

根據(jù)目前收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

二回路設(shè)備檢修時(shí)引入的雜質(zhì)、化學(xué)材料長期緩慢釋放無機(jī)陰離子或有機(jī)酸根離子、ATE 或APG 混床樹脂碎片漏入二回路釋放、SIR 加藥系統(tǒng)的藥劑品質(zhì)不純引入雜質(zhì)離子，均不是引起二回路陽電導(dǎo)率長期偏高的主要因素。

樹脂中的雜質(zhì)含量及樹脂再生工藝對(duì)陽電導(dǎo)率的測量具有直接關(guān)系。在相同水樣及分析環(huán)境下，雜質(zhì)較少且再生度更高的樹脂能夠測得更低的陽電導(dǎo)。調(diào)研同類型機(jī)組，在相同工藝及工況條件下，二回路陽電導(dǎo)率維持在0.18μs/cm 左右，略低于我廠的陽電導(dǎo)率（我廠陽電導(dǎo)率在0.20μs/cm 左右波動(dòng)）。因此取樣架上樹脂中的雜質(zhì)和較差的再生工藝是造成我廠二回路陽電導(dǎo)率略高于同類型機(jī)組的主要原因；由于二回路取樣系統(tǒng)不能做到完全的密封，因此水中溶解微量CO2形成的離子對(duì)陽電導(dǎo)的測量產(chǎn)生了一定的影響，在對(duì)水樣進(jìn)行脫碳處理后能在一定程度上降低樣水的陽電導(dǎo)率。

通過本課題研究，發(fā)現(xiàn)取樣架樹脂中的雜質(zhì)含量較高及再生度不足是導(dǎo)致二回路陽電導(dǎo)測量長期偏高的原因，不能真實(shí)反映二回路實(shí)際陽電導(dǎo)率。建議改進(jìn)樹脂再生及新樹脂預(yù)處理方式，以增加陽電導(dǎo)率測量的準(zhǔn)確性，可通過使用自動(dòng)樹脂再生裝置提高樹脂再生度。