核電機(jī)組主蒸汽管道吹掃的替代方法研究與應(yīng)用

摘 要：核電廠建造期間的主蒸汽管道普遍采永吹掃清潔，伴隨著對(duì)建設(shè)質(zhì)量和工程效率的要求不斷提升，本文提供了一種經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，行之有效的替代方案，以期優(yōu)化主蒸汽管道乃至二回路系統(tǒng)施工工期，節(jié)約資金，并能產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：核電廠;主蒸汽管道;清潔;效益

1? 引言

為保證汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件的安全，在安裝階段主蒸汽管道必須做好清潔度控制。國(guó)內(nèi)核電站主蒸汽管道清潔一般采用非核蒸汽吹掃和壓縮空氣爆破吹掃兩種方式。從實(shí)際使用的情況來(lái)看，無(wú)論是非核蒸汽還是壓縮空氣吹掃，均存在三個(gè)明顯缺點(diǎn)，一是蓄熱蓄壓過(guò)程慢導(dǎo)致吹掃占用主線(xiàn)工期過(guò)長(zhǎng);二是吹掃所需的臨時(shí)管道和設(shè)備的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、安裝需要占用大量資金和工時(shí);三是吹掃后臨時(shí)措施的恢復(fù)工作耗時(shí)費(fèi)力，并且在恢復(fù)臨時(shí)措施的過(guò)程中難以避免二次污染。如果取消吹掃工作，可節(jié)省這些臨時(shí)設(shè)施的采購(gòu)、制作、安裝的費(fèi)用及時(shí)間。此外采用蒸汽吹掃利用主泵等設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量加熱蒸汽，這還需要耗費(fèi)大量的電力。

通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)同行電站相關(guān)方法，研究在不進(jìn)行主蒸汽管道吹掃的情況下，合理優(yōu)化主蒸汽管道清潔工藝，開(kāi)發(fā)了一套既縮短主線(xiàn)工期，又節(jié)約人力、物力、財(cái)力的主蒸汽管道吹掃替代方法。

2? 技術(shù)思路和實(shí)施方法

總體思路是從管道制造環(huán)節(jié)的清潔度控制，系統(tǒng)施工過(guò)程的清潔和防異物控制、工程建設(shè)和調(diào)試期的維護(hù)保養(yǎng)工作，機(jī)組投運(yùn)前的水質(zhì)控制四個(gè)方面著手，開(kāi)發(fā)出一整套措施，以便在不進(jìn)行吹管的情況下，確保主蒸汽管道在機(jī)組啟動(dòng)前具有理想的清潔度。

2.1廠家制造環(huán)節(jié)的清潔度控制

主蒸汽管段在制造廠制造階段100%檢查內(nèi)部清潔度。管道出廠前內(nèi)壁噴涂水溶性防銹劑，以避免在倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸階段發(fā)生銹蝕。包裝配備專(zhuān)用防異物堵板，在運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)和安裝階段做好防異物措施;設(shè)備或管道進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)，進(jìn)行清潔度檢查，以確認(rèn)供貨管道內(nèi)部清潔度滿(mǎn)足要求。

2.2安裝階段的清潔度控制

在工作區(qū)內(nèi)采取嚴(yán)格的防異物措施。在作業(yè)區(qū)內(nèi)避免土建交叉作業(yè)。管道上的開(kāi)孔工作原則上在預(yù)制廠完成，如確實(shí)需要在己安裝的管道上開(kāi)孔、切割時(shí)，應(yīng)避免產(chǎn)生異物污染管道內(nèi)部。管道組對(duì)前和焊接后監(jiān)督管線(xiàn)內(nèi)部清潔度達(dá)到B 級(jí)要求，并逐一記錄。管道、閥門(mén)防異物封堵100%合格。施工過(guò)程中嚴(yán)格禁止將任何物品放于管道內(nèi)。

在焊縫返修時(shí)，應(yīng)注意避免將焊渣等雜物帶入管道內(nèi)。管道安裝施工間斷時(shí)，必須對(duì)敞口部位進(jìn)行封堵，防止雜物進(jìn)入管道內(nèi)，再開(kāi)始安裝前必須確認(rèn)管道內(nèi)部清潔度后方可施工。在安裝過(guò)程中，依據(jù)維護(hù)保養(yǎng)方案對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，避免管道內(nèi)部發(fā)生銹蝕。安裝期間如發(fā)現(xiàn)局部銹蝕，用金屬刷或拋光機(jī)除掉銹層，并用丙酮擦洗干凈，干燥后在干凈表面上涂水溶性防銹劑。在安裝結(jié)束后確認(rèn)主蒸汽管線(xiàn)上所有接管座處于封閉狀態(tài)。

2.3調(diào)試階段的防銹措施和保養(yǎng)方法

主蒸汽管道在安裝結(jié)束移交調(diào)試后，停用超過(guò)1 周或長(zhǎng)時(shí)間備用以及需要排空檢修時(shí)，使用熱干風(fēng)保養(yǎng)，用干燥熱風(fēng)連續(xù)吹掃以保證金屬表面不形成液膜，從而有效地防止主蒸汽管道內(nèi)表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。保養(yǎng)期間，干風(fēng)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，保養(yǎng)工作停止后，拆除風(fēng)管，恢復(fù)人孔。

在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水壓試驗(yàn)前需對(duì)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)進(jìn)行沖洗至合格。在水壓試驗(yàn)期間向蒸汽發(fā)生器及主蒸汽管道注入水壓試驗(yàn)用水前，在除氧器內(nèi)對(duì)水壓用水進(jìn)行調(diào)制，加入氨和聯(lián)胺，使PH 值為9.5-10.0，聯(lián)胺濃度為不小于20mg/kg，溫度控制在105-130℃，這樣的溶液可以對(duì)主蒸汽管道起到緩釋作用。

2.4機(jī)組整體啟動(dòng)期間水質(zhì)控制

在機(jī)組進(jìn)入整體啟動(dòng)階段，核電站二回路水系統(tǒng)已經(jīng)完成沖洗等清潔措施，管道內(nèi)部的清潔度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。二回路蒸汽系統(tǒng)雖然在前期沒(méi)有投用過(guò)，但是因?yàn)楸痉桨赣辛Φ谋ＷC了管道內(nèi)壁清潔度。因此在機(jī)組整體啟動(dòng)期間，二回路蒸汽和疏水系統(tǒng)將根據(jù)機(jī)組功率逐步投用。系統(tǒng)投入初期通過(guò)疏水管道將系統(tǒng)內(nèi)部充滿(mǎn)含有雜質(zhì)的汽水混合物排放到汽輪機(jī)排污擴(kuò)容器中經(jīng)過(guò)降溫降壓最終排放至熱廢液坑。在此過(guò)程中，系統(tǒng)疏水水質(zhì)很快滿(mǎn)足排放凝汽器的要求（即滿(mǎn)足凝結(jié)水精處理入口水質(zhì)要求），可將該系統(tǒng)的疏水排放從排至排污擴(kuò)容器切換為至排至凝汽器，實(shí)現(xiàn)了除鹽水的高效回收。

3? 工程應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)效益

目前在國(guó)內(nèi)外采用俄羅斯技術(shù)的核電機(jī)組中，普遍采用蒸汽吹管的方式，利用主泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量加熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生非核蒸汽對(duì)主蒸汽管道進(jìn)行吹掃清潔。使用法國(guó)技術(shù)的核電機(jī)組中普遍采用儀用壓縮空氣作為動(dòng)力源，通過(guò)蒸汽發(fā)生器作為蓄能裝置，間歇性開(kāi)啟爆破吹掃閥門(mén)對(duì)主蒸汽管道進(jìn)行爆破吹掃。

本項(xiàng)目提出的替代方案不僅避免了主蒸汽管道非核蒸汽吹掃和壓縮空氣爆破吹掃帶來(lái)的施工工期長(zhǎng)，臨時(shí)措施設(shè)計(jì)、制造、安裝工序復(fù)雜，耗資大，系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)且系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中存在的重新打壓等問(wèn)題，還大幅縮短了主線(xiàn)工期，并且能節(jié)省蒸汽吹掃期間的除鹽水、電能等消耗，減少吹掃期間的噪聲污染。

該方案在田灣核電站二期工程上首次應(yīng)用，實(shí)施效果良好，主要體現(xiàn)在工程建設(shè)周期優(yōu)化，調(diào)試費(fèi)用節(jié)約和機(jī)組啟動(dòng)階段水質(zhì)控制三個(gè)方面。

優(yōu)化主線(xiàn)工期方面，二期工程機(jī)組平均熱試工期98天，比一期同型號(hào)機(jī)組共節(jié)省9天，為機(jī)組實(shí)現(xiàn)提前商運(yùn)，節(jié)省工程投資創(chuàng)造了有利條件。按單臺(tái)運(yùn)行機(jī)組一天產(chǎn)生發(fā)電收入960萬(wàn)元計(jì)，預(yù)估經(jīng)濟(jì)效益8640萬(wàn)元。

節(jié)約調(diào)試費(fèi)用方面，在不考慮吹掃所需臨時(shí)閥門(mén)和管道的采購(gòu)安裝費(fèi)用的情況下，僅對(duì)比非核蒸汽吹掃期需要主要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的電力消耗（吹掃蓄能期間單臺(tái)機(jī)組每小時(shí)用電量約2.77萬(wàn)度，單臺(tái)機(jī)組按平均吹掃時(shí)間172小時(shí)計(jì)算），就可節(jié)約電費(fèi)278萬(wàn)。

從機(jī)組啟動(dòng)階段的水質(zhì)控制來(lái)看，二期工程兩臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)階段水質(zhì)均未發(fā)生偏離，熱力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。參考同行經(jīng)驗(yàn)，采用吹掃清潔的機(jī)組不可避免的有部分設(shè)備需要在吹掃結(jié)束后才能安裝，因此而多次發(fā)生防異物失控事件，而本方案的實(shí)施，使得管道安裝防異物管理達(dá)到了一個(gè)新的高度。

同時(shí)，由于蒸汽吹管和壓空爆破吹掃將帶來(lái)巨大的環(huán)境噪聲，對(duì)周邊居民生活造成較大影響，在環(huán)保意識(shí)不斷提高的當(dāng)下，采用本方案替代蒸汽吹掃，保護(hù)了公眾和環(huán)境，具有良好的社會(huì)效益。

作者簡(jiǎn)介：

丁乾坤（1989-），男，學(xué)士，工程師，從事核電站調(diào)試和技術(shù)管理工作。

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000）