核設(shè)施清洗，核電設(shè)備清洗，秦山核電站廢液蒸發(fā)器清洗方案案例

國內(nèi)核電設(shè)施已運行多年，核設(shè)施清洗，核電設(shè)備清洗，以前沒有這方面先例。2016年，秦山核電站一期（國內(nèi)最早機組）發(fā)現(xiàn)廢液蒸發(fā)器結(jié)垢，如果更換廢液蒸發(fā)器設(shè)備需投入上千萬，因此，廢液蒸發(fā)器清洗除垢，恢復(fù)廢液蒸發(fā)器功能是一項可探討的途徑。杭州冠潔工業(yè)清洗水處理科技公司，通過對廢液蒸發(fā)器垢樣分析和溶垢實驗，確定為多成分難溶垢，通過化學清洗方案，將秦山核電站廢液蒸發(fā)器清洗干凈，完全恢復(fù)廢液蒸發(fā)器功能。在核設(shè)施清洗，核電設(shè)備清洗領(lǐng)域，進行了化學清洗除垢的嘗試，首開核設(shè)施化學清洗先河。

中核核電運行管理有限公司秦山核電一廠，一 臺廢液系統(tǒng)蒸發(fā)器，經(jīng)內(nèi)窺鏡視頻檢查，發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器的加熱室、分離室以及傳熱管內(nèi)表面污垢較嚴重。傳熱管結(jié)垢后，設(shè)備的換熱效率降低，影響到蒸發(fā)能力，造成廢液處理壓力增加。

核電廢液蒸發(fā)器用于廢液處理系統(tǒng)中，廢液系統(tǒng)用來處理帶有放射性的廢液，使蒸發(fā)后的二次蒸汽冷凝水放射性強度滿足國家排放標準。蒸發(fā)后的蒸殘液體積大為縮小，經(jīng)固化處理后貯存，從而減少放射性廢物的貯存體積。送入廢液蒸發(fā)器的工藝疏水主要包括：從硼回收系統(tǒng)、疏排水系統(tǒng)、化容系統(tǒng)、乏燃系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)以及去污系統(tǒng)等方面來的樹脂再生水、沖排水以及設(shè)備清洗水等。

秦山核電站廢液蒸發(fā)器主要由加熱室和分離室兩部分組成，也稱為外加熱式蒸發(fā)器。料液在加熱室中被蒸汽加熱，沸騰后產(chǎn)生二次蒸汽。二次蒸汽由分離室上部與夾帶的一部分液滴顆粒分離后由頂部引出。沸騰液與新加入的料液由循環(huán)管流至加熱室繼續(xù)加熱，待料液蒸至一定濃度后由加熱室底部引出，送去固化處理和貯存。加熱室由內(nèi)徑φ1000圓筒形外殼，一端橢球形封頭，一端錐形封頭組成。內(nèi)裝  根φ  管子，管子兩端固定在管板上。管側(cè)走料液，殼側(cè)走蒸汽，冷凝液由底部排出。不凝性氣體定期從上部排出。分離室由內(nèi)徑φ  筒體和橢球形封頭、錐形封頭組成。分離室上部裝有一個筒單氣液分離裝置。在分離室中主要靠重力和慣性把液滴分離下來。沸騰液加上分離下來的液滴和新加入的料液通過循環(huán)管進入加熱室繼續(xù)加熱。分離室內(nèi)裝溫度計套管，上部有一測壓接管，筒體上裝有試劑入口管，清洗時加試劑用。筒壁上還留有卸放箱連接口，供硼回系統(tǒng)連接用。分離室外裝一儀表筒，安放儀表，測量液位高度、料液濃度等。材料選用1Cr18Ni9Ti和00Cr18Ni10。

廢液蒸發(fā)器污垢形成原理分析

在廢液蒸發(fā)器運行過程中，設(shè)備內(nèi)表面發(fā)生蒸干或冷凝，溶解在水中的雜質(zhì)在蒸汽逃出毛細管后濃縮在設(shè)備表面，從而產(chǎn)生了污垢。影響結(jié)垢的因素主要有：

1.廢液中各種易結(jié)垢離子（鈉、鈣、鎂、鋁、鐵等）的含量。

2.零部件表面粗糙度。污垢的形成條件是零部件表面交替干和濕環(huán)境，使水中的各種離子的氧化物濃縮在設(shè)備內(nèi)表面。水在傳熱管表面蒸發(fā)是從汽化核心開始的，而汽化核心的形成是與管子的表面粗糙度有關(guān)的，表面粗糙度越大越有利于汽化核心的形成，污垢也越容易產(chǎn)生。

3.狹縫的水化學狀況。狹縫內(nèi)離子濃度升高，更容易結(jié)垢。

從污垢形成的機理看，只要零部件表面存在蒸干或冷凝，并且水中帶入了金屬離子，就不可避免地會發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。因此，結(jié)垢是核電廢液蒸發(fā)器運行過程中不可避免的現(xiàn)象，這也是廢液蒸發(fā)器的一個必然性的降質(zhì)過程。結(jié)垢一般不會在短期內(nèi)對設(shè)備的功能造成明顯的影響，但結(jié)垢是廢液蒸發(fā)器的普遍性問題，只是結(jié)垢的速度會有所不同。

結(jié)垢除了降低廢液蒸發(fā)器換熱效率，還容易造成應(yīng)力腐蝕、點蝕和垢下腐蝕。視頻檢查發(fā)現(xiàn)廢液蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)除表面結(jié)垢嚴重，局部位置還可觀察到銹跡，但不能觀察到垢層以下金屬材料表面的腐蝕情況。因此，清洗除垢后，對不銹鋼廢液蒸發(fā)器進行鈍化預(yù)膜，十分必要，經(jīng)過鈍化預(yù)膜，在不銹鋼原銹蝕表面，形成耐蝕完整的鈍化膜，有利于延長廢液蒸發(fā)器使用壽命。

冠潔公司此次化學清洗，包含廢液蒸發(fā)器整套系統(tǒng)，包含加熱室和分離室兩部分。從加熱室底部泵入 GJ-2E除銹除垢劑，充滿加熱室、分離室后，從加熱室、分離室頂部回流到清洗槽，低進高出，對整個廢液蒸發(fā)器系統(tǒng)清洗除垢，結(jié)垢清洗干凈后對整個廢液蒸發(fā)器系統(tǒng)進行鈍化預(yù)膜。使蒸發(fā)器恢復(fù)原設(shè)計的換熱效率，并使蒸發(fā)器不銹鋼表面形成耐腐蝕的鈍化膜，延長設(shè)備使用壽命。

質(zhì)量保證控制及應(yīng)急響應(yīng)措施

質(zhì)量保證控制措施的關(guān)鍵，是在保證廢液蒸發(fā)器設(shè)備不受腐蝕的基礎(chǔ)上，將結(jié)垢清洗干凈。首先，組建富有化學清洗經(jīng)驗的清洗團隊，以化學清洗防腐蝕高級職稱的黃工為項目經(jīng)理，他有十多年的化學清洗水處理經(jīng)驗，有電廠凝汽器低腐蝕高凈度化學清洗技術(shù)等多項技術(shù)，獲得國家發(fā)明創(chuàng)造專利，其余清洗團隊人員都有幾年的工作經(jīng)歷，熟悉化學清洗程序。其次，制定優(yōu)化合理的廢液蒸發(fā)器清洗施工工藝程序，根據(jù)設(shè)備材質(zhì)選擇基本無腐蝕的清洗劑，對不銹鋼設(shè)備，選用不含氯離子的適合清洗劑。第三，在清洗工序中，控制藥劑濃度、清洗溫度、清洗時間，防止過清洗。使設(shè)備既清洗干凈，又基本無腐蝕，達到洗凈率和腐蝕率的優(yōu)化。主要質(zhì)量控制標準有如下幾點：

質(zhì)量總要求：廢液蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)垢已清除，一次側(cè)（料液側(cè)）露出金屬本體，浸泡水質(zhì)需滿足一回路硼回補水箱水質(zhì)要求規(guī)范，符合招標方要求。

1.洗凈率

本次清洗對核電站廢液蒸發(fā)器洗凈度可采取內(nèi)窺鏡探視、拍照、錄像，或者打開上面孔蓋目測的方法，查看清洗效果比較直觀，輔助于化學分析的方法，若溶液中酸度平衡時為清洗終點。必要時用高壓水水射流沖洗清除殘渣，要求能夠達到95%以上的洗凈率（工業(yè)設(shè)備清洗國家標準規(guī)定難溶垢洗凈率55--80%），即被清洗蒸發(fā)器管內(nèi)表面基本無垢清潔，表面經(jīng)外觀檢查合格。

2.腐蝕率

腐蝕率監(jiān)控采用現(xiàn)場不銹鋼掛片失重法測定，不銹鋼腐蝕小于2g/㎡?h（工業(yè)設(shè)備化學清洗國家標準規(guī)定不大于2g/㎡?h）。不銹鋼試片在清洗前后稱重，一型不銹鋼試片表面積28平方厘米，按失重的克數(shù)，可以計算出此次清洗的每平方米腐蝕總量和每小時平方的腐蝕量，評判此次化學清洗對設(shè)備的腐蝕情況。

3．鈍化膜檢驗方法

藍點試驗是檢驗不銹鋼表面酸洗鈍化質(zhì)量的方法，其原理是檢測不銹鋼表面是否有鐵離子污染。鐵離子在不銹鋼表面形成原電池，會使不銹鋼發(fā)生電化學腐蝕。不銹鋼表面鈍化膜不完善或有鐵離子污染，就會有游離的鐵離子存在，那么即可發(fā)生如下反應(yīng)：2Fe+K[Fe(CN6)]=KFe[Fe(CN6)]↓深藍色+2K。

杭州冠潔公司圓滿完成了秦山核電站廢液蒸發(fā)器清洗工廠，在核設(shè)施清洗，核電設(shè)備清洗領(lǐng)域，進行了核電設(shè)施化學清洗除垢的嘗試，首開核設(shè)施化學清洗先河。后在2018年2019年又多次中標，完成了多臺廢液蒸發(fā)器、硼回蒸發(fā)器結(jié)垢的化學清洗工程，在我國核電清洗領(lǐng)域，積累了豐富的核設(shè)施清洗經(jīng)驗。