CN112430806A - 一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电厂辅助锅炉保养技术领域，具体公开了一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，以辅助锅炉、给水箱为保养对象，以辅助锅炉和给水箱中联氨浓度在50‑600ppm、pH（25℃）在9.5‑11.0为保养指标，所述的化学湿保养方法具体包括系统进水、配药、加药、循环及取样分析、定期监视步骤。本发明对辅助锅炉系统实施联氨湿保养后运行期间炉水中铁离子基本保持稳定且小于控制限值，有效解决辅助锅炉停运过程中设备腐蚀问题；并明确了保养范围、保养方式、监测手段，对辅助锅炉系统全覆盖；明确了保养验收准则，严格过程控制，保证保养质量；且操作简单、成本低、风险低。

Description

一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法

技术领域

本发明属于核电厂辅助锅炉保养领域，具体涉及一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法。

背景技术

核电厂单独设计有一套辅助锅炉系统，在主蒸汽不可用时产生辅助蒸汽为汽轮机轴封系统、除氧器、热水加热系统和厂址废物处理设施内的洗衣房提供辅助蒸汽。该系统设备多为碳钢材质，极易发生吸氧腐蚀，锅炉停运期间，如果不对设备执行保养，设备的腐蚀将加剧，再次启动后腐蚀产物在循泵的作用下脱落，从而通过炉水冲刷锅炉及相关设备，加速腐蚀，影响锅炉效率，影响机组长远稳定运行。

在环境湿度为40%以下时，碳钢设备几乎不发生腐蚀行为，因为在干燥环境下，金属表面产生一层薄的氧化膜，可以有效防止腐蚀发生。在高于临界值60%时，碳钢在空气中的腐蚀速率急剧增大，因为大气腐蚀的本质是液膜下的电化学腐蚀过程，当湿度高于临界值60%后，液膜开始形成，氧通过液膜到达金属表面的速度发生变化，液膜愈薄，扩散愈快，反应速度越快，从而加剧腐蚀。因此，为了缓解辅锅停运期间的腐蚀速率，行业内普遍采用干保养法对辅锅进行保养。

干保养法主要有热风吹干法和充氮法，具有以下缺点：热风吹干需要现场布置热风机，且需要打开设备人孔及相关排气阀，热风机保持连续运行，成本较高，需每日查看温湿度，日常监督任务较为繁重；充氮法在充氮以前先排空设备内部水，利用余热将设备内表面烘干，再充入一定压力的高纯氮气，后续保养过程中根据需要补充高纯氮气，氮气保养对系统气密性要求极为严格，如果有漏点，增加厂房内人员窒息的风险，也增加保养成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，能够有效解决辅助锅炉停运过程中设备腐蚀问题，且操作简单、成本低、风险低。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，以辅助锅炉、给水箱为保养对象，以辅助锅炉和给水箱中联氨浓度在50-600ppm、pH（25℃）在9.5-11.0为保养指标；所述的化学湿保养方法具体包括以下步骤：

S1.系统进水：辅助锅炉和给水箱中注水至3/4液位；

S2.配药：准备氨水和联氨原液，加至加药箱中，配成联氨-氨混合溶液，作为保养液，所述保养液中联氨与氨的浓度比为（8-15）：1；加药箱中配制保养液时，氨水和联氨原液添加量计算方法如下：

加药箱中联氨原液添加量的计算公式：

式中：m1—水合联氨（N₂H₄·H₂O）添加量（kg），

V₀—加药前加药箱中溶液的体积（L)，

V_L—加药后加药箱中溶液的体积（L)，

w2—加药箱中联氨的目标浓度（%)，

w1—水合联氨原液中联氨浓度（%)，

ρ—加药箱中溶液的密度（kg/L），取值1；

加药箱中氨原液添加量的计算公式：

式中：m2—氨原液添加量（kg），

V₀—加药前加药箱中溶液的体积（L),

V_L—加药后加药箱中溶液的体积（L),

w4—加药箱中氨的目标浓度（%),

w3—氨原液中氨的浓度（%)，

ρ—加药箱中溶液的密度（kg/L），取值1；

S3.确定加药量及加药时间

给水箱中保养液添加量的计算公式（以联氨量计算）：

式中：V₁—给水箱中保养液添加量（L），

M₁—给水箱的容积（L），

C₁—加药后给水箱中联氨的目标浓度（mg/L），

C₀₁—加药前给水箱中联氨的浓度（mg/L），

w—加药箱中联氨的实测浓度（%），

10⁶—mg与kg的换算系数，

ρ—加药箱中溶液的密度（kg/L），取值1；

单台辅助锅炉中保养液添加量的计算公式（以联氨量计算）：

式中：V₂—单台辅助锅炉中保养液添加量（L），

M₂—单台辅助锅炉的容积（L），

C₂—加药后辅助锅炉中联氨的目标浓度（mg/L），

C₀₂—加药前辅助锅炉中联氨的浓度（mg/L），

w—加药箱中联氨的实测浓度（%），

10⁶—mg与kg的换算系数，

ρ—加药箱中溶液的密度（kg/L），取值1；

给水箱加药泵运行时间计算公式：

式中：T₁—给水箱加药泵运行时间（min），V₁—给水箱中保养液添加量（L），L₁—给水箱加药泵泵流量（L/min）；

辅助锅炉加药泵运行时间计算公式：

式中：T₂—辅助锅炉加药泵运行时间（min），V₂—辅助锅炉中保养液添加量（L），L₂—辅助锅炉加药泵泵流量（L/min）；

S4.加药：启动加药泵，分别向辅助锅炉和给水箱加入保养液，达到加药时间后停泵；

S5.循环及取样分析：分别对辅助锅炉和给水箱循环运行一段时间后，取样分析联氨浓度和pH值，满足指标要求后进入保养状态，若不符合要求，则调整加药量继续加药直至满足指标要求；

S6.定期监视：不启泵进行循环，定期对给水箱和辅助锅炉内保养液进行联氨浓度检测，若保养液联氨浓度处于稳定状态，则延长取样的频率，若保养液的浓度不稳定则执行当前监测周期。

优选的，当系统停运时间超过7天，执行所述湿保养。

优选的，步骤S2中，所述保养液中联氨与氨的浓度比为10：1。其中氨水作为pH调节剂，联氨增加除氧效果、维持还原性环境，两者需要维持比例关系使给水箱以及辅助锅炉中联氨的目标浓度达标时pH也能符合要求。

优选的，步骤S3中，加药后辅助锅炉中联氨的目标浓度C₁以及加药后给水箱中联氨的目标浓度C₂范围在280-350mg/L。联氨目标浓度C₁和C₂理论上50-600ppm（mg/L）均可行，但为使系统能长久地维持在指标范围内，同时考虑到称量偏差，该目标浓度选择中间区域范围更具优势。

进一步的，C₁和C₂均为300mg/L。

优选的，步骤S5中，分别对辅助锅炉和给水箱循环运行2h后取样分析联氨浓度和pH值。

优选的，步骤S6中，以一周一次的频率对给水箱和辅助锅炉内保养液的联氨浓度进行分析，连续3周结果稳定，则将测量频率调整为一月一次。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明对辅助锅炉系统实施联氨湿保养后运行期间炉水中铁离子基本保持稳定且小于控制限值，说明加联氨湿保养有利于缓解系统冷停期间的腐蚀；同时，因联氨的作用，锅炉本体内表面形成致密氧化膜，有利于降低锅炉热备或运行期间的腐蚀速度。

2、本发明结合核电机组设计特点，明确了保养范围、保养方式、监测手段，对辅助锅炉系统全覆盖；明确了保养验收准则，严格过程控制，保证保养质量。

3、与常规的干保养法相比，本发明操作简单，成本显著降低，安全性高，而且可控性好。

附图说明

图1：实施例所述的化学湿保养方法的流程图。

图2：实施例中采用化学湿保养方法后辅助锅炉系统炉水Fe含量的变化趋势。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例

2019年1月，三门核电辅助锅炉系统停运，停运时间超过7天，需执行保养，本实施例提供一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，以辅助锅炉、给水箱为保养对象，以辅助锅炉和给水箱中联氨浓度在50-600ppm、pH（25℃）在9.5-11.0为保养指标；保养流程如图1所示，具体包括以下步骤：

S1.系统进水：辅助锅炉和给水箱中注水至3/4液位；

S2.配药：准备浓度25%的氨水和浓度51.2%的联氨原液，加至加药箱中，配成19.2%联氨+1.92%氨的混合溶液作为保养液，配保养液时氨水和联氨原液添加量如下：

加药箱中联氨原液添加量计算：m1=（200-0）*1*19.2%/51.2%=75kg；

加药箱中氨水原液添加量计算：m2=（200-0）*1*1.92%/25%=15kg；

配药后执行取样分析，联氨的实测浓度为19.5%；

S3.确定加药量及加药时间

本实施例以300mg/L作为加药后给水箱和辅助锅炉中联氨的目标浓度；

给水箱中加药量计算：V1=45000*300/(19.5%*10⁶*1)=69.2kg；

给水箱中加药时间计算：T₁=69.2/20=3.46min；

辅助锅炉中加药量计算：V₂=20000*300/(19.5%*10⁶*1)=30.7kg；

辅助锅炉中加药时间计算：T₂=30.7/20=1.53min；

S4.加药：启动加药泵，分别向辅助锅炉和给水箱加入保养液，达到加药时间后停泵；

S5.循环及取样分析：分别对辅助锅炉和给水箱循环2h后，取样分析联氨浓度和pH值，其中辅助锅炉联氨浓度：327ppm，pH值10.28；给水箱联氨浓度：336ppm，pH值10.32，均满足要求，正式进入湿保养状态；

S6.定期监视：不启泵进行循环，以一周一次的频率对给水箱和辅助锅炉内保养液的联氨浓度进行分析，连续3周结果稳定，则将测量频率调整为一月一次。

上述保养方法效果显著，辅助锅炉系统实施加联氨湿保养后运行期间炉水中铁离子基本保持稳定且小于控制限值（图2是三门核电历次辅助锅炉停运后启动初期，系统炉水中Fe含量的变化趋势），由图可知，在2017年4月使用本发明保养方式后，运行期间炉水中Fe含量明显下降，防腐蚀效果好，而上述实施例湿保养是在2019年1月系统停运时，2019年4月系统重新启动，系统Fe含量为420ppb，表明保养期间系统管线及设备未发生明显腐蚀，稳定性好。

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变，只要在本发明权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，其特征在于：以辅助锅炉、给水箱为保养对象，以辅助锅炉和给水箱中联氨浓度在50-600ppm、pH（25℃）在9.5-11.0为保养指标；所述的化学湿保养方法具体包括以下步骤：

S1.系统进水：辅助锅炉和给水箱中注水至3/4液位；

S2.配药：准备氨水和联氨原液，加至加药箱中，配成联氨-氨混合溶液，作为保养液，所述保养液中联氨与氨的浓度比为（8-15）：1；

S3.确定加药量及加药时间

给水箱中保养液添加量的计算公式（以联氨量计算）：

式中：V₁—给水箱中保养液添加量（L），

M₁—给水箱的容积（L），

C₁—加药后给水箱中联氨的目标浓度（mg/L），

C₀₁—加药前给水箱中联氨的浓度（mg/L），

w—加药箱中联氨的实测浓度（%），

10⁶—mg与kg的换算系数，

ρ—加药箱中溶液的密度（kg/L），取值1；

单台辅助锅炉中保养液添加量的计算公式（以联氨量计算）：

式中：V₂—单台辅助锅炉中保养液添加量（L），

M₂—单台辅助锅炉的容积（L），

C₂—加药后辅助锅炉中联氨的目标浓度（mg/L），

C₀₂—加药前辅助锅炉中联氨的浓度（mg/L）；

给水箱加药泵运行时间计算公式：

式中：T₁—给水箱加药泵运行时间（min），V₁—给水箱中保养液添加量（L），L₁—给水箱加药泵泵流量（L/min）；

辅助锅炉加药泵运行时间计算公式：

式中：T₂—辅助锅炉加药泵运行时间（min），V₂—辅助锅炉中保养液添加量（L），L₂—辅助锅炉加药泵泵流量（L/min）；

S4.加药：启动加药泵，分别向辅助锅炉和给水箱加入保养液，达到加药时间后停泵；

S5.循环及取样分析：分别对辅助锅炉和给水箱循环运行一段时间后，取样分析联氨浓度和pH值，满足指标要求后进入保养状态，若不符合要求，则调整加药量继续加药直至满足指标要求；

S6.定期监视：不启泵进行循环，定期对给水箱和辅助锅炉内保养液进行联氨浓度检测，若保养液联氨浓度处于稳定状态，则延长取样的频率，若保养液的浓度不稳定则执行当前监测周期。

2.根据权利要求1所述的核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，其特征在于：当系统停运时间超过7天，执行所述湿保养。

3.根据权利要求1所述的核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，其特征在于：步骤S2中，所述保养液中联氨与氨的浓度比为10：1。

4.根据权利要求1所述的核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，其特征在于：步骤S3中，加药后辅助锅炉中联氨的目标浓度C₁以及加药后给水箱中联氨的目标浓度C₂范围在280-350mg/L。

5.根据权利要求4所述的核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，其特征在于：C₁和C₂均为300mg/L。

6.根据权利要求1所述的核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，其特征在于：步骤S5中，分别对辅助锅炉和给水箱循环运行2h后取样分析联氨浓度和pH值。

7.根据权利要求1所述的核电厂辅助锅炉停运期间的化学湿保养方法，其特征在于：步骤S6中，以一周一次的频率对给水箱和辅助锅炉内保养液的联氨浓度进行分析，连续3周结果稳定，则将测量频率调整为一月一次。

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