核設施清洗，核電設備清洗，秦山核電站廢液蒸發器清洗方案案例

國內核電設施已運行多年，核設施清洗，核電設備清洗，以前沒有這方面先例。2016年，秦山核電站一期（國內最早機組）發現廢液蒸發器結垢，如果更換廢液蒸發器設備需投入上千萬，因此，廢液蒸發器清洗除垢，恢復廢液蒸發器功能是一項可探討的途徑。杭州冠潔工業清洗水處理科技公司，通過對廢液蒸發器垢樣分析和溶垢實驗，確定為多成分難溶垢，通過化學清洗方案，將秦山核電站廢液蒸發器清洗干凈，完全恢復廢液蒸發器功能。在核設施清洗，核電設備清洗領域，進行了化學清洗除垢的嘗試，首開核設施化學清洗先河。

中核核電運行管理有限公司秦山核電一廠，一 臺廢液系統蒸發器，經內窺鏡視頻檢查，發現蒸發器的加熱室、分離室以及傳熱管內表面污垢較嚴重。傳熱管結垢后，設備的換熱效率降低，影響到蒸發能力，造成廢液處理壓力增加。

核電廢液蒸發器用于廢液處理系統中，廢液系統用來處理帶有放射性的廢液，使蒸發后的二次蒸汽冷凝水放射性強度滿足國家排放標準。蒸發后的蒸殘液體積大為縮小，經固化處理后貯存，從而減少放射性廢物的貯存體積。送入廢液蒸發器的工藝疏水主要包括：從硼回收系統、疏排水系統、化容系統、乏燃系統、取樣系統、蒸汽發生器排污系統以及去污系統等方面來的樹脂再生水、沖排水以及設備清洗水等。

秦山核電站廢液蒸發器主要由加熱室和分離室兩部分組成，也稱為外加熱式蒸發器。料液在加熱室中被蒸汽加熱，沸騰后產生二次蒸汽。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管流至加熱室繼續加熱，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。加熱室由內徑φ1000圓筒形外殼，一端橢球形封頭，一端錐形封頭組成。內裝  根φ  管子，管子兩端固定在管板上。管側走料液，殼側走蒸汽，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。沸騰液加上分離下來的液滴和新加入的料液通過循環管進入加熱室繼續加熱。分離室內裝溫度計套管，上部有一測壓接管，筒體上裝有試劑入口管，清洗時加試劑用。筒壁上還留有卸放箱連接口，供硼回系統連接用。分離室外裝一儀表筒，安放儀表，測量液位高度、料液濃度等。材料選用1Cr18Ni9Ti和00Cr18Ni10。

廢液蒸發器污垢形成原理分析

在廢液蒸發器運行過程中，設備內表面發生蒸干或冷凝，溶解在水中的雜質在蒸汽逃出毛細管后濃縮在設備表面，從而產生了污垢。影響結垢的因素主要有：

1.廢液中各種易結垢離子（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境，使水中的各種離子的氧化物濃縮在設備內表面。水在傳熱管表面蒸發是從汽化核心開始的，而汽化核心的形成是與管子的表面粗糙度有關的，表面粗糙度越大越有利于汽化核心的形成，污垢也越容易產生。

3.狹縫的水化學狀況。狹縫內離子濃度升高，更容易結垢。

從污垢形成的機理看，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，就不可避免地會發生結垢現象。因此，結垢是核電廢液蒸發器運行過程中不可避免的現象，這也是廢液蒸發器的一個必然性的降質過程。結垢一般不會在短期內對設備的功能造成明顯的影響，但結垢是廢液蒸發器的普遍性問題，只是結垢的速度會有所不同。

結垢除了降低廢液蒸發器換熱效率，還容易造成應力腐蝕、點蝕和垢下腐蝕。視頻檢查發現廢液蒸發器蒸發側除表面結垢嚴重，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，對不銹鋼廢液蒸發器進行鈍化預膜，十分必要，經過鈍化預膜，在不銹鋼原銹蝕表面，形成耐蝕完整的鈍化膜，有利于延長廢液蒸發器使用壽命。

冠潔公司此次化學清洗，包含廢液蒸發器整套系統，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，充滿加熱室、分離室后，從加熱室、分離室頂部回流到清洗槽，低進高出，對整個廢液蒸發器系統清洗除垢，結垢清洗干凈后對整個廢液蒸發器系統進行鈍化預膜。使蒸發器恢復原設計的換熱效率，并使蒸發器不銹鋼表面形成耐腐蝕的鈍化膜，延長設備使用壽命。

質量保證控制及應急響應措施

質量保證控制措施的關鍵，是在保證廢液蒸發器設備不受腐蝕的基礎上，將結垢清洗干凈。首先，組建富有化學清洗經驗的清洗團隊，以化學清洗防腐蝕高級職稱的黃工為項目經理，他有十多年的化學清洗水處理經驗，有電廠凝汽器低腐蝕高凈度化學清洗技術等多項技術，獲得國家發明創造專利，其余清洗團隊人員都有幾年的工作經歷，熟悉化學清洗程序。其次，制定優化合理的廢液蒸發器清洗施工工藝程序，根據設備材質選擇基本無腐蝕的清洗劑，對不銹鋼設備，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、清洗時間，防止過清洗。使設備既清洗干凈，又基本無腐蝕，達到洗凈率和腐蝕率的優化。主要質量控制標準有如下幾點：

質量總要求：廢液蒸發器內結垢已清除，一次側（料液側）露出金屬本體，浸泡水質需滿足一回路硼回補水箱水質要求規范，符合招標方要求。

1.洗凈率

本次清洗對核電站廢液蒸發器洗凈度可采取內窺鏡探視、拍照、錄像，或者打開上面孔蓋目測的方法，查看清洗效果比較直觀，輔助于化學分析的方法，若溶液中酸度平衡時為清洗終點。必要時用高壓水水射流沖洗清除殘渣，要求能夠達到95%以上的洗凈率（工業設備清洗國家標準規定難溶垢洗凈率55--80%），即被清洗蒸發器管內表面基本無垢清潔，表面經外觀檢查合格。

2.腐蝕率

腐蝕率監控采用現場不銹鋼掛片失重法測定，不銹鋼腐蝕小于2g/㎡?h（工業設備化學清洗國家標準規定不大于2g/㎡?h）。不銹鋼試片在清洗前后稱重，一型不銹鋼試片表面積28平方厘米，按失重的克數，可以計算出此次清洗的每平方米腐蝕總量和每小時平方的腐蝕量，評判此次化學清洗對設備的腐蝕情況。

3．鈍化膜檢驗方法

藍點試驗是檢驗不銹鋼表面酸洗鈍化質量的方法，其原理是檢測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，會使不銹鋼發生電化學腐蝕。不銹鋼表面鈍化膜不完善或有鐵離子污染，就會有游離的鐵離子存在，那么即可發生如下反應：2Fe+K[Fe(CN6)]=KFe[Fe(CN6)]↓深藍色+2K。

杭州冠潔公司圓滿完成了秦山核電站廢液蒸發器清洗工廠，在核設施清洗，核電設備清洗領域，進行了核電設施化學清洗除垢的嘗試，首開核設施化學清洗先河。后在2018年2019年又多次中標，完成了多臺廢液蒸發器、硼回蒸發器結垢的化學清洗工程，在我國核電清洗領域，積累了豐富的核設施清洗經驗。