核设施清洗，核电设备清洗，秦山核电站废液蒸发器清洗方案案例

核设施清洗，核电设备清洗，秦山核电站废液蒸发器清洗方案案例

国内核电设施已运行多年，核设施清洗，核电设备清洗，以前没有这方面先例。2016年，秦山核电站一期（国内最早机组）发现废液蒸发器结垢，如果更换废液蒸发器设备需投入上千万，因此，废液蒸发器清洗除垢，恢复废液蒸发器功能是一项可探讨的途径。杭州冠洁工业清洗水处理科技公司，通过对废液蒸发器垢样分析和溶垢实验，确定为多成分难溶垢，通过化学清洗方案，将秦山核电站废液蒸发器清洗干净，完全恢复废液蒸发器功能。在核设施清洗，核电设备清洗领域，进行了化学清洗除垢的尝试，首开核设施化学清洗先河。

中核核电运行管理有限公司秦山核电一厂，一 台废液系统蒸发器，经内窥镜视频检查，发现蒸发器的加热室、分离室以及传热管内表面污垢较严重。传热管结垢后，设备的换热效率降低，影响到蒸发能力，造成废液处理压力增加。

核电废液蒸发器用于废液处理系统中，废液系统用来处理带有放射性的废液，使蒸发后的二次蒸汽冷凝水放射性强度满足国家排放标准。蒸发后的蒸残液体积大为缩小，经固化处理后贮存，从而减少放射性废物的贮存体积。送入废液蒸发器的工艺疏水主要包括：从硼回收系统、疏排水系统、化容系统、乏燃系统、取样系统、蒸汽发生器排污系统以及去污系统等方面来的树脂再生水、冲排水以及设备清洗水等。

秦山核电站废液蒸发器主要由加热室和分离室两部分组成，也称为外加热式蒸发器。料液在加热室中被蒸汽加热，沸腾后产生二次蒸汽。二次蒸汽由分离室上部与夹带的一部分液滴颗粒分离后由顶部引出。沸腾液与新加入的料液由循环管流至加热室继续加热，待料液蒸至一定浓度后由加热室底部引出，送去固化处理和贮存。加热室由内径φ1000圆筒形外壳，一端椭球形封头，一端锥形封头组成。内装   根φ   管子，管子两端固定在管板上。管侧走料液，壳侧走蒸汽，冷凝液由底部排出。不凝性气体定期从上部排出。分离室由内径φ   筒体和椭球形封头、锥形封头组成。分离室上部装有一个筒单气液分离装置。在分离室中主要靠重力和惯性把液滴分离下来。沸腾液加上分离下来的液滴和新加入的料液通过循环管进入加热室继续加热。分离室内装温度计套管，上部有一测压接管，筒体上装有试剂入口管，清洗时加试剂用。筒壁上还留有卸放箱连接口，供硼回系统连接用。分离室外装一仪表筒，安放仪表，测量液位高度、料液浓度等。材料选用1Cr18Ni9Ti和00Cr18Ni10。

废液蒸发器污垢形成原理分析

在废液蒸发器运行过程中，设备内表面发生蒸干或冷凝，溶解在水中的杂质在蒸汽逃出毛细管后浓缩在设备表面，从而产生了污垢。影响结垢的因素主要有：

1.废液中各种易结垢离子（钠、钙、镁、铝、铁等）的含量。

2.零部件表面粗糙度。污垢的形成条件是零部件表面交替干和湿环境，使水中的各种离子的氧化物浓缩在设备内表面。水在传热管表面蒸发是从汽化核心开始的，而汽化核心的形成是与管子的表面粗糙度有关的，表面粗糙度越大越有利于汽化核心的形成，污垢也越容易产生。

3.狭缝的水化学状况。狭缝内离子浓度升高，更容易结垢。

从污垢形成的机理看，只要零部件表面存在蒸干或冷凝，并且水中带入了金属离子，就不可避免地会发生结垢现象。因此，结垢是核电废液蒸发器运行过程中不可避免的现象，这也是废液蒸发器的一个必然性的降质过程。结垢一般不会在短期内对设备的功能造成明显的影响，但结垢是废液蒸发器的普遍性问题，只是结垢的速度会有所不同。

结垢除了降低废液蒸发器换热效率，还容易造成应力腐蚀、点蚀和垢下腐蚀。视频检查发现废液蒸发器蒸发侧除表面结垢严重，局部位置还可观察到锈迹，但不能观察到垢层以下金属材料表面的腐蚀情况。因此，清洗除垢后，对不锈钢废液蒸发器进行钝化预膜，十分必要，经过钝化预膜，在不锈钢原锈蚀表面，形成耐蚀完整的钝化膜，有利于延长废液蒸发器使用寿命。

冠洁公司此次化学清洗，包含废液蒸发器整套系统，包含加热室和分离室两部分。从加热室底部泵入 GJ-2E除锈除垢剂，充满加热室、分离室后，从加热室、分离室顶部回流到清洗槽，低进高出，对整个废液蒸发器系统清洗除垢，结垢清洗干净后对整个废液蒸发器系统进行钝化预膜。使蒸发器恢复原设计的换热效率，并使蒸发器不锈钢表面形成耐腐蚀的钝化膜，延长设备使用寿命。

质量保证控制及应急响应措施

质量保证控制措施的关键，是在保证废液蒸发器设备不受腐蚀的基础上，将结垢清洗干净。首先，组建富有化学清洗经验的清洗团队，以化学清洗防腐蚀高级职称的黄工为项目经理，他有十多年的化学清洗水处理经验，有电厂凝汽器低腐蚀高净度化学清洗技术等多项技术，获得国家发明创造专利，其余清洗团队人员都有几年的工作经历，熟悉化学清洗程序。其次，制定优化合理的废液蒸发器清洗施工工艺程序，根据设备材质选择基本无腐蚀的清洗剂，对不锈钢设备，选用不含氯离子的适合清洗剂。第三，在清洗工序中，控制药剂浓度、清洗温度、清洗时间，防止过清洗。使设备既清洗干净，又基本无腐蚀，达到洗净率和腐蚀率的优化。主要质量控制标准有如下几点：

质量总要求：废液蒸发器内结垢已清除，一次侧（料液侧）露出金属本体，浸泡水质需满足一回路硼回补水箱水质要求规范，符合招标方要求。

1.洗净率

本次清洗对核电站废液蒸发器洗净度可采取内窥镜探视、拍照、录像，或者打开上面孔盖目测的方法，查看清洗效果比较直观，辅助于化学分析的方法，若溶液中酸度平衡时为清洗终点。必要时用高压水水射流冲洗清除残渣，要求能够达到95%以上的洗净率（工业设备清洗国家标准规定难溶垢洗净率55--80%），即被清洗蒸发器管内表面基本无垢清洁，表面经外观检查合格。

2.腐蚀率

腐蚀率监控采用现场不锈钢挂片失重法测定，不锈钢腐蚀小于2g/㎡·h（工业设备化学清洗国家标准规定不大于2g/㎡·h）。不锈钢试片在清洗前后称重，一型不锈钢试片表面积28平方厘米，按失重的克数，可以计算出此次清洗的每平方米腐蚀总量和每小时平方的腐蚀量，评判此次化学清洗对设备的腐蚀情况。

3．钝化膜检验方法

蓝点试验是检验不锈钢表面酸洗钝化质量的方法，其原理是检测不锈钢表面是否有铁离子污染。铁离子在不锈钢表面形成原电池，会使不锈钢发生电化学腐蚀。不锈钢表面钝化膜不完善或有铁离子污染，就会有游离的铁离子存在，那么即可发生如下反应：2Fe+K[Fe(CN6)]=KFe[Fe(CN6)]↓深蓝色+2K。

杭州冠洁公司圆满完成了秦山核电站废液蒸发器清洗工厂，在核设施清洗，核电设备清洗领域，进行了核电设施化学清洗除垢的尝试，首开核设施化学清洗先河。后在2018年2019年又多次中标，完成了多台废液蒸发器、硼回蒸发器结垢的化学清洗工程，在我国核电清洗领域，积累了丰富的核设施清洗经验。