秦二廠汽機熱力性能試驗期間熱力系統水質異常原因分析

黃 旭 李婭璇 李洪亮 姚家艷

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 前言

中核核電運行管理有限公司秦二廠1號機組執行汽輪機熱力性能試驗，其目的是驗證汽輪機組的熱效率或熱耗率，驗證汽輪機的熱力學效率或汽耗率或規定蒸汽流量下的輸出功率和主蒸汽通流能力和最大輸出功率[1]。該試驗分三個步驟，試驗內容包括：

（1）測定機組在正常背壓（TMCR）工況下（正常背壓）的機組熱力性能及汽輪機熱耗率。

（2）測定機組在650MW穩定出力工況下（正常背壓）的汽輪機熱耗率。

（3）驗證機組在夏季背壓下（大于10.8kPa）發電機出線端電功率。

試驗期間機組蒸汽發生器排污的隔離、功率多次波動與凝汽器真空的破壞等諸多狀態變化，引起二回路熱力系統各水質參數發生變化，本文通過對試驗期間機組運行狀態的跟蹤，分析了水質異常波動的原因，提出了優化試驗的建議。

1 試驗過程

1.1 試驗情況說明

為了減少熱力損失，試驗期間要保持二回路水汽介質不進不出，因此需要隔離疏水，并不進行補水，因此在試驗前將凝汽器補水至較高液位。試驗第一步是在正常背壓工況下，機組650MW功率，試驗第二步將凝汽器真空破壞背壓降到大于10.8kPa時，第三步將機組功率升到670MW時的工況，機組穩定后，分別在以上三種工況下記錄機組2小時相關參數，進行熱耗率的計算。試驗各工況試驗時間如表1所示。

表1 試驗各工況起始時間表

1.2 試驗過程中機組相關操作

整個試驗過程中機組相關操作從5:10凝汽器補水開始到18:40蒸汽發生器排污流量恢復結束。運行日志記錄，試驗期間運行相關操作如下：

（1）05:12:00對凝汽器補水至1 050 mm。

（2）13:28:00將蒸汽發生器排污隔離。

（3）18:15凝結水自動補水開啟。

（4）18:40:00將蒸汽發生器從零流量調整至全流量運行。

2 相關參數變化

2.1 機組運行相關參數變化

（1）機組功率變化：機組在試驗前與試驗第一步、第二步時機組功率一直穩定在650MW，第二步結束后機組功率升高到670MW。

（2）凝汽器水位變化：機組在試驗前將凝器補水到1 000～1100 mm，后續一直沒有進行補水，凝汽器水位緩慢下降，到試驗結束凝汽器水位下降到950 mm左右。

（3）排污流量變化：9:10左右排污隔離，流量從41t/h下降到0，到18:35開始再次投運排污，恢復到41t/h。

（4）凝汽器真空變化 試驗第二步破壞真空前凝汽器真空壓力維持在7.7kPa左右，到13:00開始凝汽器真空破壞到＞10.8kPa，到15:35左右真空恢復到試驗前的7.7kPa左右。

2.2 機組化學參數變化

（1）蒸器發生器排污鈉離子變化：試驗前SG1/SG2鈉離子分別是0.82/0.95ppb，試驗開始后鈉離子緩慢升高，至19:47升高到2.3/2.7ppb，之后緩慢下降。

（2）蒸器發生器排污陽電導：試驗前SG1/SG2陽電導分別是0.27/0.29μs/cm，試驗開始后陽電導緩慢升高，至12:42升高到0.29/0.31μs/cm，之后上升速率加快，到16:00左右升到最高，即0.36/0.38μs/cm，之后緩慢下降。

（3）蒸器發生器排污pH：試驗前SG1/SG2的pH分別是9.68/9.69，試驗開始后pH開始緩慢升高，至18:42升高到9.76/9.77，重新建立排污后緩慢下降。

（4）蒸器發生器排污陰離子：試驗前SG1/SG2陰離子在1.3ppb左右，試驗開始后有所升高。氯離子最高升高到15.1ppb，重新建立排污后緩慢下降。

（5）給水聯氨、給水、凝結水總電導：給水聯氨試驗期間濃度變化不大，給水總電導在試驗開始時給水凝結水的總電導變化不大，沒有明顯升高，到真空破壞時總電導開始升高，到16點左右升高到最高，18:30后開始緩慢下降。

（6）給水、凝結水、主蒸汽、主給水泵出口pH:在試驗開始時緩慢升高，18:30后開始緩慢下降。

（7）凝結水、給水、溶解氧:試驗前給水、凝結水溶解氧分別是0/0.5ppb左右，試驗開始時凝結水溶解氧穩定，到凝汽器真空破壞后，溶解氧升高，最高升高到36ppb，真空恢復后，溶解氧快速下降，到16點左右恢復到試驗前，給水溶解氧在試驗過程中一直都穩定在0ppb。

（8）凝結水、主蒸汽鈉離子:整個試驗過程中凝結水、主蒸汽鈉離子都較穩定。

（9）疏水陽電導:AHP-6/7疏水陽電導在凝汽器真空破壞時升高，真空恢復后又開始緩慢下降，AHP-5的陽電導由于波動比較大趨勢變化不明顯；汽水分離器疏水的陽電導在試驗開始排污床隔離后開始緩慢升高，到排污床恢復后緩慢下降。

（10）凝結水、給水、主蒸汽、凝汽器檢漏陽電導：在凝汽器真空破壞時升高，真空恢復后又開始緩慢下降。

3 水質變化原因分析

3.1 蒸汽發生器排污水質變化原因分析

3.1.1 蒸汽發生器排污隔離導致陽電導與鈉離子升高

蒸汽發生器排污系統設置有兩列，每列都有一臺陽床、一臺混床，正常運行期間，兩列床同時投運。蒸汽發生器的排污水經過排污系統后，將排污水中的雜質離子凈化去除。試驗開始前，蒸汽發生器排污系統隔離，蒸汽發生器內污水不能連續排出凈化，使雜質離子濃縮倍數增大，這期間排污鈉離子、陽電導都有緩慢升高，由于給水水質優良，升高幅度較小。

3.1.2 真空破壞導致陽電導升高

凝汽器真空開始破壞壓力升高時，排污的陽電導都開始快速升高。該階段因為凝汽器真空破壞后，系統中的二氧化碳等不凝氣體含量升高，使雜質陰離子濃度升高，引起陽電導升高。

3.1.3 機組功率波動導致鈉離子升高

該試驗期間機組功率在650MW到670MW不同功率平臺進行，試驗期間機組功率的升降，都出現了排污鈉離子濃度的升高，引起該波動的原因是在機組升功率時，給水、蒸汽的流量增加，設備管徑都是固定的，因此熱力系統中流體的流速加快，管線中流速加快后導致部分沉積在熱力系統設備各部位的雜質離子被沖出或蒸汽發生器傳熱管中的隱藏鹽返出，導致鈉等離子升高。直到最后功率穩定管線流量穩定后釋放停止，鈉離子才開始下降。

3.1.4 加藥系統未停運導致pH升高

蒸汽發生器排污pH在排污隔離后緩慢升高，是由于排污隔離后二回路加藥系統沒有停運，在持續加藥，缺少了排污的凈化能力，導致二回路中氨與ETA濃度升高，pH升高。另外真空的破壞，也導致了凝汽器的抽氣效率降低，促使二回路pH的進一步升高。直到真空恢復，使排污pH維持穩定。

3.2 其他水質變化原因分析

試驗過程中給水聯氨濃度基本穩定，在12:30左右有所下降，該情況應該是聯氨在系統里的消耗主要是與氧反應，過量的聯氨又分解成氨，機組在12:30左右破壞了真空，這時凝結水中溶解氧升高，因此此時消耗與氧反應的聯氨就會增加，使給水中聯氨濃度下降。

給水、凝結水總電導從排污隔離后開始緩慢升高，一直到排污重新投運后才開始緩慢降低，該現象是排污隔離后加藥系統沒有停運，仍然保持持續加藥引起的，與排污pH升高原因一致。

給水、凝結水、主蒸汽、凝汽器檢漏及疏水的陽電導變化，陽電導主要在凝汽器真空開始破壞后開始較大幅度升高，真空恢復后又緩慢降低。是由于真空破壞后有不凝氣體進入熱力系統導致二回路陽電導整體偏高。汽水分離器疏水的陽電導是在排污隔離后就開始升高，這是由于汽水分離器疏水在排污隔離后，少量陰離子通過主蒸汽進入汽水分離器，使主蒸汽中的雜質離子經過汽水分離進入汽水分離器的疏水，使陽電導升高。

試驗破壞真空后，凝結水溶解氧最高升高到37ppb；因為試驗期間真空破壞，使空氣漏入凝汽器引起。

給水、主給水泵出口溶解氧表一直維持在0ppb；凝汽器破壞真空后凝結水溶解氧升高，通過除氧器除鹽，凝結水中的溶解氧能夠完全除去，因此對給水、主給水給水泵溶解氧沒有影響。

凝汽器檢漏裝置鈉離子，在凝汽器真空破壞時有微量升高，應該是真空破壞導致汽機上微量的雜質離子析出導致。升高幅度較小，沒有對凝結水與主蒸汽鈉離子產生影響。

4 結論與建議

4.1 結論

從以上分析可以看出，熱力性能試驗期間由于蒸發器排污隔離、凝汽器真空的破壞、機組功率的波動引起了二回路相關熱力系統水質變化。排污、給水、凝結水等熱力系統水質變化主要原因有以下3個方面。

（1）凝汽器真空破壞，導致空氣進入凝汽器，空氣中的氧氣使凝結水溶解氧升高；空氣中的不凝氣體使凝結水檢漏、疏水、給水、排污、主蒸汽等熱力系統的陽電導升高。

（2）加藥系統連續投運，導致熱力系統整體pH、總電導升高。

（3）機組升功率期間二回路中流體的流速流量增加，使沉積在熱力系統設備中的雜質離子析出，也可能是蒸發器內的隱藏鹽釋放，導致排污鈉離子升高。

4.2 建議

熱力性能試驗期間相關的化學參數都有所波動，除凝結水溶解氧，其他參數并未突破水質控制程序要求。因此建議：

（1）凝汽器真空破壞方式優化，盡量減少因凝汽器真空破壞對凝結水溶解氧的影響，如合理地設置破壞閥位置、盡快調節破壞閥開度，減少真空調節過程。

（2）為了使熱力系統pH穩定，建議在排污隔離后，根據給水pH，適當調節聯氨及堿化劑的加入量。

（3）建議試驗期間機組功率盡量穩定，減少因功率波動引起的隱藏鹽釋放。

（4）在試驗結束后應盡快投運排污，使排污水質盡快恢復。