曾炜
（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）
【摘要】本文分析了秦山300MW核电机组凝结水溶解氧超标问题的原因及危害，制定了详细的排查措施，提出了后续行动探讨，为机组的安全运行提供可靠保证。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 凝结水；溶解氧；超标
0 引言
凝结水溶解氧是核电厂化学监督的主要指标之一。鉴于蒸汽发生器传热管破裂是压水堆核电站频繁的事故，严格管控二回路水质，是防止破裂的最重要措施。秦山300MW核电机组再循环蒸汽发生器需要凝结水中溶解氧含量（O2）低于5μg/L。由于凝汽器真空系统存在泄漏、机组补水及疏水系统设计等多方面原因，存在凝结水溶解氧超标的问题。
1 凝结水溶解氧超标的原因
由于空气进入凝汽器内和凝结水存在过冷，使凝结水中溶解一定量的氧气，这就是凝结水溶解氧的机理。空气漏入量增加，凝结水过冷度增加，凝结水溶解氧量也随之增加，如果空气不进入和过冷度为零，液体中的溶解氧含量趋于零。影响凝结水溶解氧的两个因素是凝结水存在过冷度和空气的进入。
1.1 空气进入原因分析
根据美国热交换学会的规定，设计和性能合理的凝汽器，在过冷度为零时，空气的漏入量为0.17m3/min，这时凝结水的溶解氧量为7微克/升，当空气漏入量为0.283m3/min，凝结水的溶解氧量为14微克/升。空气漏入凝汽器，增大了空气的分压力，因而增加了空气在水中的溶解度，使凝结水中溶解氧量增加，凝结水溶解氧量随空气漏入量增加而增加。
目前秦山30万机组凝汽器的补水是未经过除氧的除盐水，补水量越大，带入凝汽器氧量越多。除盐水通过凝汽器自动补水阀或除盐水泵直接补入凝汽器内部带入的氧及真空系统漏入的空气带入的氧是凝结水溶解氧的主要来源；真空系统的设备因振动、塑性变形、膨胀不均等，出现裂纹等，及阀门盘根和管道的接头等泄漏，使空气漏入凝汽器，增大了空气的分压力，因而增加了空气在水中的溶解度，凝结水溶解氧量随空气漏入量增加而增加；凝汽器腐蚀或破裂漏泄、胀口漏泄循环水漏入热水井，不仅影响水质，而且影响凝结水溶解氧量，虽然溶解氧量很高，但循环水的漏量是很小的，且漏泄的几率很小；各种疏水回收带入的氧，如主给水泵轴封回流、蒸汽发生器排污水回收等，直接进入凝汽器热井，比除盐水补水影响更大。
1.2 过冷原因分析
凝结水过冷度表征凝汽器热水井中凝结水的过冷却程度，凝结水热水井出口凝结水温度与凝汽器在排汽压力下对应的饱和温度之差称为过冷度。现代装置对凝汽器要求其过冷度不超过0.5—1℃。过冷度增加，凝结水溶解氧量也随之增加。
由于除盐水箱放置在室外，除盐水温度基本上为环境温度，低于凝结水温度，而20℃环境水中溶解氧浓度在7000-9000ug/L左右，相当于凝结水中含氧量的1000倍。补入的除盐水达到相应排气背压下的饱和温度，其中溶解的大量空气根本不可能析出，从而造成凝结水溶氧超标。同时再加上凝汽器补水管的喷头雾化效果不好，补水管的喷头有堵塞的话，使得凝汽器补水不能被均匀的喷洒成细小的水滴，也会使凝结水溶解氧增大。凝汽器热井水位高于正常范围，钛管淹没，冷却水又带走一部分凝结水的热量而产生过冷却，过冷度增加，凝结水的溶解氧增加。
由于凝汽器设备长期处于真空状态运行，很难避免空气渗入凝结水中，随着季节变换，气温下降，循环水温度过低和循环水量过大，凝结水会被过度冷却，过冷度增加，空气中的氧气在凝结水中的溶解度逐渐增大，导致凝结水溶解氧含量逐步上升。
2 溶解氧超标的危害
凝结水溶解氧超标将会缩短相关设备的寿命，秦山30万机组普遍采用了回热循环系统，当含氧量较高的凝结水通过各个回热系统设备（除氧器、MSR、高加、低加、轴加等）及其附属管道时，会对设备造成腐蚀。凝结水含氧量偏高会增加给水中的含铁量，加快蒸发器传热管受热面的结垢速度，降低蒸发器的传热效率，容易造成蒸发器U型管的破裂，影响的蒸发器的安全运行，还会增加蒸汽的含铁量，加快汽轮机叶片的结垢速度，对叶片造成威胁，降低汽轮机的运行效率，同时影响汽轮机的安全运行。
机组凝汽器运行时处于高度真空状态，如果是过多的空气漏入造成凝结水溶解氧含量超标的，那机组真空度将会降低，增加凝汽器内空气的聚集量，加重主抽的工作负担，使凝汽器内的凝结气不能及时抽出，进一步增加凝汽器内空气的聚集量，从而降低凝汽器的换热效率，提高凝汽器的运行压力，降低机组的热效率。
3 已采取过的排查措施
3.1 1# 凝结水泵切换及停运试验
为了防止备用凝结水泵系统泄露造成凝结水溶氧含量升高，1#凝结水泵先进行了切换试验，凝泵出口溶解氧含量在1#凝泵运行工况较1#凝泵停运工况低3~4.7μg/L左右；再对1#凝泵隔离，关闭1#凝泵进/出口阀、空气阀、轴承冷却水阀，发现1#凝泵泵体部分和密封水部位存在空气漏入点，堵漏后凝泵出口溶氧含量下降约3μg/L。如图1所示。
3.2 凝汽器补水方式调整试验
除盐水流量变动对机组凝结水溶解氧影响不超过15μg/L，主要原因是除盐水溶解氧含量往往是凝结水溶解氧1000倍左右，如此高溶氧的除盐水补充入凝汽器内，势必对凝结水溶氧产生冲击。凝汽器补水由自动间断补水改为手动补水，溶解氧含量峰值略有所下降。
3.3 凝结水其他辅助设备检测
运行对凝汽器循环水母管压力由0.05MPa调至0.07MPa，以增加循环水流量；隔离1#、2#凝汽器热阱检漏装置 ，1#、2#凝汽器检漏装置A、B侧进水阀关闭；蒸发器排污水由凝汽器回收切换至稀释排放运行，以上测试溶解氧无明显变化。
3.4 实施了“汽轮机厂房冷凝器凝结水系统氦检漏技术方案”
氦质谱真空喷氦取样法，通过在被测点上喷氦气，利用氦质谱仪在真空系统排气口连续监测取样，以判断被测点是否泄漏。查漏范围：泵附近连接管线设备及系统、凝泵入口母管穿墙管处；凝泵水密封状况及机械密封等。查找多处区域存在漏真空现象,多为管阀法兰及阀门盘根。进行了涂抹黄油和包保鲜膜临时处理后，溶解氧含量峰值有所下降。
4 结论
凝结水溶解氧超标是一个综合性的问题，解决溶氧超标的问题应针对具体问题进行分析，才能取得良好效果。故提出后续行动探讨：
（1）空气漏入点查找:对可能空气漏入点（仪表管线、备用接口和堵头、人孔、放水阀、疏水阀、取样管线等）包保鲜膜或涂黄油。
（2）凝汽器严密性试验：在凝汽器检漏装置的真空泵和真空泵出水阀之间接一三通用于人工检测凝汽器热井溶解氧含量；凝汽器负压部分法兰阀门和管道变更为焊接形式，放水（气）阀加二次阀，所有阀门改为自密封良好的阀门或加密封水，安排检查凝汽器热井水位以下管道的焊缝及管路的外部腐蚀情况。
（3）验证凝泵出口溶解氧含量：在凝泵出口母管后的管线上的某个仪表管或疏水管上通过接转接头，用便携式溶解表检测该处的溶氧含量，并检测运行中的凝水混床进水的氧含量，判定在线凝泵出口溶氧表管线是否存在漏点。
（4）蒸汽发生器排污水回收入凝汽器，在凝结水全流量处理情况下，可不投排污净化床；排污水取样收集箱出水改为排往地漏等。
［责任编辑：薛俊歌］