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1、73采用乙醇胺抑制核电站二回路系统的流动加速腐蚀曹松彦1, 王今芳2, 孙本达1, 宋敬霞11. 西安热工研究院有限公司, 陕西西安7100322. 秦山核电有限公司, 浙江 海盐314300摘要 分析目前国内压水堆核电站二回路流动加速腐蚀的原因。通过试验室试验和实际应用试验 ,证明乙醇胺能够明显提高汽水两相流中水相的pH 值 ,可有效抑制二回路的流动加速腐蚀 , 并能够延长凝结水精处理混床的运行周期。试验没有发现乙醇胺对系统的不良影响 。关键词压水堆核电站;二回路 ; 乙醇胺 ; 流动加速腐蚀 ; 氢电导率 ; 有机酸 ; 混床树脂中图分类号 T M 621. 8文献标识码 A文 章 编 号
2、 1002 3364( 2011) 01 0073 03DOI编号 10. 3969/ j. issn. 1002 3364. 2011. 01. 073ADOPTATIONOF ETHANOLAMINETO INHIBITFLOW ACCELERATEDCORROSION IN S ECONDARYSYSTEMS OF NUCLEARPOWER STATIONSCAO Songyan1, WAN G Jinfang2, SUN Benda1, SONG Jingxia11. Xian T hermal Pow er Research In stitu te Co Ltd, Xi an 710
3、032, Shaanxi Province, PRC2. Qins han NuclearPower Co Ltd, Haiyan 314300, Zhejian g Province, PRCAbstract: T he causes leading to flow accelerated corr osion ( FAC ) in secondary system of domesticpressurized water reactor nuclear power stations have been analy sed. T hro ugh tests in the laboratory
4、and in practical applicatio n, it shows that the Ethano lamine ( ET A)can significantlyehhance the pHvalue in water phase of steam water tw o phase flo w, and effectiv ely inhibitthe FAC in the secondarysystems of nuclear pow er stations. T he negative influence of ET A upon the systems hasn t been
5、discovered in said test.Key words: pressurized water reactor nuclear pow er station; secondary system; ET A; FAC; hydrogenconductivity ; organic acid; resins in mixed bedE mail:caosongyan tpri. com. cn我国压水堆核电站二回路系统水化学处理方式多采用氨和联氨的全挥发性处理( 简称 AVT ) 。与火电机组相比 , 核电站蒸汽流量大、 参数低。由于氨的挥发系数较大 ,出现水汽两相区域时, 水相中氨的含
6、量明显偏少, pH 值明显偏低 , 容易引起碳钢和低合金钢等材料的流动加速腐蚀( 简称 FAC) , 其中最为严重的流动名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 74加速腐蚀主要出现在疏水管道以及与高压加热器( 高加) 和低压加热器( 低加 ) 相连接的蒸汽管道。国内某压水堆核电站二回路系统在1 个换料周期 (约 410 天)中, 管道频繁腐蚀泄漏 , 给运行带来了很大的安全隐患。通常解决流动加速腐蚀的方法有3 种 :(
7、1) 采用高合金材料。 ( 2)采用加氧处理,但核电站蒸汽发生器管束采用钴镍合金不宜加氧。( 3)选择适当的碱化剂, 即选择汽水分配系数小于1, 且化学性能稳定的碱化剂,以提高液相的pH 值, 降低水滴对金属的冲蚀。由以上分析可见 , 抑制压水堆核电站二回路系统的流动加速腐蚀可采用第3 种方法 ,其成本较低且可行。美国、日本等国家已于上世纪90 年代开始研究用挥发系数较低的碱化剂来取代氨, 如乙醇胺 ( ETA) 即是比较好的一种 , 其已在压水堆核电站二回路系统得到应用。为此 ,以秦山核电站为依托, 进行了 ET A 代替氨作为给水 pH 值调节剂用于二回路的实验室和现场试验。1乙醇胺作碱化
8、剂分析1.1挥发性ETA 是一种有机胺, 分子式为NH2CH2CH2OH ,分子量为61. 1。在 150、 300下, 乙醇胺的汽水分配系数分别为0. 26、 0. 66 1 2, 即 ETA 在汽水两相流中,更倾向溶解于水中。1.2电解质特性乙醇胺在水中产生以下电离:H OCH2CH2NH2+ H2OH OCH2CH2NH+3+OH-(1)乙醇胺的电离特性与氨相同, 在水溶液中能够电离出氢氧根离子, 25的电离常数为3. 2! 10- 5, 碱性比氨 (其电离常数为1. 8 ! 10- 5)稍 强, 即相同摩尔浓度的 ETA 提高 pH 值的能力强于氨。1.3热分解特性ETA 热分解的主要
9、产物为低分子有机酸( 主要为乙醇酸、甲酸、 乙酸 ) 和氨 , 其热分解率受温度和时间的影响 ,在温度为285、 循环时间为1 h 时, ET A 的热分解率约为0. 7% 2。1.4对树脂性能的影响对秦山核电站一期凝结水精处理用树脂进行动态模拟试验和强化污染试验( 试验温度为室温) , 结果表明 ETA 代替氨作为给水pH 值调节剂后 , 不会影响混床出水水质及其再生工艺, 不会降低混床树脂性能;反而由于其碱性强于氨, 在相同pH 值水平下周期制水量有所增加。2应用实例根据理论分析和试验室试验的结果, 在秦山核电站进行了 ET A 碱化剂的实际应用试验。2. 1抑制腐蚀效果秦山核电站一期 为
10、压 水堆 核电 站, 机组 容量 为1! 310 M W, 蒸 汽 发 生 器 ( SG) 传 热 管 材 料 为 INCOLOY 800 合金。图 2 为加 ETA 前后二回路系统给水、 汽水分离再热器( M SR) 疏水、 高加疏水铁含量CFe的变化。图 1加 ETA 前后二回路系统给水、 疏水铁含量的变化由图 1 可知, 加 ETA 后,二回路系统给水、 疏水中的铁含量呈下降 趋势 , M SR 疏 水最 为明 显, 说明 加ETA 后疏水系统的流动加速腐蚀得到了有效抑制。2. 2对水汽品质的影响在机组运行温度( 270) 下, 试验过程中ETA 发生了很少量的热分解, 其热分解产生的低
11、分子有机酸导致二回路汽、 水的氢电导率有所升高, 其中蒸汽发生器排污水 (温度约为 270) 的氢电导率及有机酸根离子含量变化趋势见图2。试验结果表明 , 在加 ET A 之前 , 蒸汽发生器排污水氢电导率很低, 均低于 0. 08S/ cm, 没有有机酸根离子; 加 ETA 之后, 蒸汽发生器排污水氢电导率先升高, 之后又逐渐降低至0. 09 0. 11S/ cm, 其主要是ETA 分解产物有机酸根造成的。从图2 可见 , 氢电导名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2
12、页，共 3 页 - - - - - - - - - 75率的升高主要是乙醇酸根离子影响所致, 而此次试验中氢电导率值远低于国外某核电站加ET A 后的氢电导率值 3。图 2二回路系统加ETA 后蒸汽发生器排污水氢电导率及有机酸杂质的变化对试验数据进行统计计算, 得出在机组运行温度( 270) 及 ET A 浓度约为10 mg/L 时, ETA的热分解率小于0. 1% 。国外发电机组ETA长期运行经验表明, ETA 热分解形成的微量低分子有机 酸被未分解的 ETA 中和, 基本不影响水、 汽的 pH 值, 不会对热力系统造成腐蚀。2.3对凝结水精处理混床树脂的影响二回路系统加ET A 后, 凝结
13、水精处理( 简称精处理) 混床出水水质没有明显的变化, 氢型方式运行时,出水氯离子、 硫酸根离子、 钠离子含量均低于0. 2g/L 。在同等 pH 值条件下 , 精处理混床周期制水量增加较多 ,以精处理系统出口水 pH 值在 9. 30 9. 40 为例, 给水加氨和加ET A 的周期制水量分别为7 万 t 和10 万 t 左右 , 增加了约 42%; 精处理混床阳树脂D001T R 采用硫酸再生 , 再生度没有明显的变化。3结论( 1)压水堆核电站二回路系统水化学处理方式由加氨更换为乙醇胺后, 能够提高二回路系统设备水汽两相区域水相中的pH 值, 因而可有效抑制此区域的流动加速腐蚀 , 降低
14、给水中腐蚀产物铁含量, 减少腐蚀产物铁向蒸汽发生器的转移量, 降低腐蚀产物在蒸汽发生器内部管束表面沉积和结垢速率, 提高压水堆核电站机组运行的经济性和安全性。( 2)乙醇胺的少量热分解可导致二回路系统水汽中氢电导率有所升高。试验结果表明, 在机组运行参数( 温 度 约 为 270) 下 , 乙 醇 胺 的 热 分 解 率 小 于0. 1% ,这些微量有机酸对二回路系统设备及汽轮机叶片的腐蚀没有影响。( 3)试验期间乙醇胺在二回路系统的应用没有降低凝结水精处理混床树脂( 阳树脂D001 TR 、 阴树脂D201 T R) 的性能 , 且在 同等 pH 值条件下 , 其周期制水量有所增加 , 树脂
15、再生度与加氨时无明显差异。 参考文献1孙本达 , 杨宝 红. 火力 发电厂 水处 理实 用技 术问 答 M .北京 : 中国电力出版社,2006.2EP RI. PWR Advanced A mine A pplication Guidelines Revision 2 S .Palo Alt o,CA : October 1997, TR 102952 R2:2 4.3Mauricio Chocr n, L vanna Rodriguez, N arciso Fern ndez.Modifications in the Secondary Circuit Chemistr y Contr o
16、lof Embalse N PP, Power Plant J . Chemistr y, 2008, 10( 11) : 676 683.4EPRI. Pressurized Wat er Reactor Secondary Water WaterChemistry Guidelines Revision 6 S . Palo Alto, CA: December 2004, 1008224:2 15.( 上接第 72 页 )入喷淋系统的浆液过饱和度降低到不致引起结垢的程度。(2) 保持浆液均匀搅拌、 延长浆液在浆液池中停留时间和提高浆液中结晶固体的含量, 可有效减少结垢的发生。(3) 石灰石的低利用率可能导致系统产生CaSO3垢。应及时清除CaSO3软垢 , 在运行中短时低pH 值运行, 可有效溶解系统中已生成的CaSO3垢。( 4)在经济和设计允许的条件下,提高液气比有利于防止系统结垢。( 5)强制氧化可有效降低CaSO3的过饱 和度 , 借助提高石膏固体的浓度则可有效防止系统CaSO4结垢。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -