核電機組主蒸汽管道吹掃的替代方法研究與應用

丁乾坤

江蘇核電有限公司 江蘇連云港 222000

為保證汽輪機運轉部件的安全，在安裝階段主蒸汽管道必須做好清潔度控制。國內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。從實際使用的情況來看，無論是非核蒸汽還是壓縮空氣吹掃，均存在三個明顯缺點，一是蓄熱蓄壓過程慢導致吹掃占用主線工期過長；二是吹掃所需的臨時管道和設備的設計、采購、安裝需要占用大量資金和工時；三是吹掃后臨時措施的恢復工作耗時費力，并且在恢復臨時措施的過程中難以避免二次污染。如果取消吹掃工作，可節省這些臨時設施的采購、制作、安裝的費用及時間。此外采用蒸汽吹掃利用主泵等設備運轉產生的熱量加熱蒸汽，這還需要耗費大量的電力[1]。通過調研國內同行電站相關方法，研究在不進行主蒸汽管道吹掃的情況下，合理優化主蒸汽管道清潔工藝，開發了一套既縮短主線工期，又節約人力、物力、財力的主蒸汽管道吹掃替代方法。

1 技術思路和實施方法

總體思路是從管道制造環節的清潔度控制，系統施工過程的清潔和防異物控制、工程建設和調試期的維護保養工作，機組投運前的水質控制四個方面著手，開發出一整套措施，以便在不進行吹管的情況下，確保主蒸汽管道在機組啟動前具有理想的清潔度。

1.1 廠家制造環節的清潔度控制

主蒸汽管段在制造廠制造階段100%檢查內部清潔度。管道出廠前內壁噴涂水溶性防銹劑，以避免在倉儲和運輸階段發生銹蝕。包裝配備專用防異物堵板，在運輸倉儲和安裝階段做好防異物措施；設備或管道進場驗收時，進行清潔度檢查，以確認供貨管道內部清潔度滿足要求。

1.2 安裝階段的清潔度控制

在工作區內采取嚴格的防異物措施。在作業區內避免土建交叉作業。管道上的開孔工作原則上在預制廠完成，如確實需要在己安裝的管道上開孔、切割時，應避免產生異物污染管道內部。管道組對前和焊接后監督管線內部清潔度達到B級要求，并逐一記錄。管道、閥門防異物封堵100%合格。施工過程中嚴格禁止將任何物品放于管道內。

在焊縫返修時，應注意避免將焊渣等雜物帶入管道內。管道安裝施工間斷時，必須對敞口部位進行封堵，防止雜物進入管道內，再開始安裝前必須確認管道內部清潔度后方可施工。在安裝過程中，依據維護保養方案對管道內部進行維護和保養，避免管道內部發生銹蝕。安裝期間如發現局部銹蝕，用金屬刷或拋光機除掉銹層，并用丙酮擦洗干凈，干燥后在干凈表面上涂水溶性防銹劑。在安裝結束后確認主蒸汽管線上所有接管座處于封閉狀態[2]。

1.3 調試階段的防銹措施和保養方法

主蒸汽管道在安裝結束移交調試后，停用超過1周或長時間備用以及需要排空檢修時，使用熱干風保養，用干燥熱風連續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表面發生電化學腐蝕。保養期間，干風機組連續運行，保養工作停止后，拆除風管，恢復人孔。

在蒸汽發生器二次側水壓試驗前需對蒸汽發生器二次側進行沖洗至合格。在水壓試驗期間向蒸汽發生器及主蒸汽管道注入水壓試驗用水前，在除氧器內對水壓用水進行調制，加入氨和聯胺，使PH值為9.5-10.0，聯胺濃度為不小于20mg/kg,溫度控制在105-130℃，這樣的溶液可以對主蒸汽管道起到緩釋作用。

1.4 機組整體啟動期間水質控制

在機組進入整體啟動階段，核電站二回路水系統已經完成沖洗等清潔措施，管道內部的清潔度滿足設計要求。二回路蒸汽系統雖然在前期沒有投用過，但是因為本方案有力的保證了管道內壁清潔度。因此在機組整體啟動期間，二回路蒸汽和疏水系統將根據機組功率逐步投用。系統投入初期通過疏水管道將系統內部充滿含有雜質的汽水混合物排放到汽輪機排污擴容器中經過降溫降壓最終排放至熱廢液坑。在此過程中，系統疏水水質很快滿足排放凝汽器的要求（即滿足凝結水精處理入口水質要求），可將該系統的疏水排放從排至排污擴容器切換為至排至凝汽器，實現了除鹽水的高效回收。

2 工程應用和經濟效益

目前在國內外采用俄羅斯技術的核電機組中，普遍采用蒸汽吹管的方式，利用主泵運轉產生的熱量加熱蒸汽發生器產生非核蒸汽對主蒸汽管道進行吹掃清潔。使用法國技術的核電機組中普遍采用儀用壓縮空氣作為動力源，通過蒸汽發生器作為蓄能裝置，間歇性開啟爆破吹掃閥門對主蒸汽管道進行爆破吹掃。本項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的施工工期長，臨時措施設計、制造、安裝工序復雜，耗資大，系統恢復時間長且系統恢復過程中存在的重新打壓等問題，還大幅縮短了主線工期，并且能節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[3]。

該方案在田灣核電站二期工程上首次應用，實施效果良好，主要體現在工程建設周期優化，調試費用節約和機組啟動階段水質控制三個方面。

優化主線工期方面，二期工程機組平均熱試工期98天，比一期同型號機組共節省9天，為機組實現提前商運，節省工程投資創造了有利條件。按單臺運行機組一天產生發電收入960萬元計，預估經濟效益8640萬元。

節約調試費用方面，在不考慮吹掃所需臨時閥門和管道的采購安裝費用的情況下，僅對比非核蒸汽吹掃期需要主要設備運轉的電力消耗（吹掃蓄能期間單臺機組每小時用電量約2.77萬度，單臺機組按平均吹掃時間172小時計算），就可節約電費278萬。

從機組啟動階段的水質控制來看，二期工程兩臺機組啟動階段水質均未發生偏離，熱力系統運行穩定。參考同行經驗，采用吹掃清潔的機組不可避免的有部分設備需要在吹掃結束后才能安裝，因此而多次發生防異物失控事件，而本方案的實施，使得管道安裝防異物管理達到了一個新的高度。

同時，由于蒸汽吹管和壓空爆破吹掃將帶來巨大的環境噪聲，對周邊居民生活造成較大影響，在環保意識不斷提高的當下，采用本方案替代蒸汽吹掃，保護了公眾和環境，具有良好的社會效益。