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(guó)內(nèi)核電設(shè)施已運(yùn)行多年,核設(shè)施清洗,核電設(shè)備清洗,以前沒(méi)有這方面先例。2016年,秦山核電站一期(國(guó)內(nèi)最早機(jī)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(wàn),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(xiàng)可探討的途徑。杭州冠潔工業(yè)清洗水處理科技公司,通過(guò)對(duì)廢液蒸發(fā)器垢樣分析和溶垢實(shí)驗(yàn),確定為多成分難溶垢,通過(guò)化學(xué)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(jìn)行了化學(xué)清洗除垢的嘗試,首開(kāi)核設(shè)施化學(xué)清洗先河。
中核核電運(yùn)行管理有限公司秦山核電一廠,一 臺(tái)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(yán)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(lái)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(qiáng)度滿(mǎn)足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。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(lái)的樹(shù)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(chēng)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(gè)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(lái)。沸騰液加上分離下來(lái)的液滴和新加入的料液通過(guò)循環(huán)管進(jìn)入加熱室繼續(xù)加熱。分離室內(nèi)裝溫度計(jì)套管,上部有一測(cè)壓接管,筒體上裝有試劑入口管,清洗時(shí)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(cè)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(yùn)行過(guò)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(xì)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(kāi)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(xué)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(jī)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(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。因此,結(jié)垢是核電廢液蒸發(fā)器運(yùn)行過(guò)程中不可避免的現(xiàn)象,這也是廢液蒸發(fā)器的一個(gè)必然性的降質(zhì)過(guò)程。結(jié)垢一般不會(huì)在短期內(nèi)對(duì)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(wèn)題,只是結(jié)垢的速度會(huì)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(diǎn)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(yán)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(duì)不銹鋼廢液蒸發(fā)器進(jìn)行鈍化預(yù)膜,十分必要,經(jīng)過(guò)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(zhǎng)廢液蒸發(fā)器使用壽命。
冠潔公司此次化學(xué)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(mǎn)加熱室、分離室后,從加熱室、分離室頂部回流到清洗槽,低進(jìn)高出,對(duì)整個(gè)廢液蒸發(fā)器系統(tǒng)清洗除垢,結(jié)垢清洗干凈后對(duì)整個(gè)廢液蒸發(fā)器系統(tǒng)進(jìn)行鈍化預(yù)膜。使蒸發(fā)器恢復(fù)原設(shè)計(jì)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(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
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(xué)清洗經(jīng)驗(yàn)的清洗團(tuán)隊(duì),以化學(xué)清洗防腐蝕高級(jí)職稱(chēng)的黃工為項(xiàng)目經(jīng)理,他有十多年的化學(xué)清洗水處理經(jīng)驗(yàn),有電廠凝汽器低腐蝕高凈度化學(xué)清洗技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù),獲得國(guó)家發(fā)明創(chuàng)造專(zhuān)利,其余清洗團(tuán)隊(duì)人員都有幾年的工作經(jīng)歷,熟悉化學(xué)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(wú)腐蝕的清洗劑,對(duì)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(shí)間,防止過(guò)清洗。使設(shè)備既清洗干凈,又基本無(wú)腐蝕,達(dá)到洗凈率和腐蝕率的優(yōu)化。主要質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)有如下幾點(diǎn):
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(mǎn)足一回路硼回補(bǔ)水箱水質(zhì)要求規(guī)范,符合招標(biāo)方要求。
1.洗凈率
本次清洗對(duì)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(kāi)上面孔蓋目測(cè)的方法,查看清洗效果比較直觀,輔助于化學(xué)分析的方法,若溶液中酸度平衡時(shí)為清洗終點(diǎn)。必要時(shí)用高壓水水射流沖洗清除殘?jiān)?,要求能夠達(dá)到95%以上的洗凈率(工業(yè)設(shè)備清洗國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(wú)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(chǎng)不銹鋼掛片失重法測(cè)定,不銹鋼腐蝕小于2g/㎡?h(工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于2g/㎡?h)。不銹鋼試片在清洗前后稱(chēng)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(jì)算出此次清洗的每平方米腐蝕總量和每小時(shí)平方的腐蝕量,評(píng)判此次化學(xué)清洗對(duì)設(shè)備的腐蝕情況。
3.鈍化膜檢驗(yàn)方法
藍(lán)點(diǎn)試驗(yàn)是檢驗(yàn)不銹鋼表面酸洗鈍化質(zhì)量的方法,其原理是檢測(cè)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(huì)使不銹鋼發(fā)生電化學(xué)腐蝕。不銹鋼表面鈍化膜不完善或有鐵離子污染,就會(huì)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(lán)色+2K。
杭州冠潔公司圓滿(mǎn)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(jìn)行了核電設(shè)施化學(xué)清洗除垢的嘗試,首開(kāi)核設(shè)施化學(xué)清洗先河。后在2018年2019年又多次中標(biāo),完成了多臺(tái)廢液蒸發(fā)器、硼回蒸發(fā)器結(jié)垢的化學(xué)清洗工程,在我國(guó)核電清洗領(lǐng)域,積累了豐富的核設(shè)施清洗經(jīng)驗(yàn)。