物理清洗技術(shù)在蒸發(fā)器泥渣去除中的應(yīng)用

程 檀

（核動力運(yùn)行研究所，湖北武漢 430223）

0 引言

壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器（SG）二次側(cè)腐蝕產(chǎn)物管理是整個核工業(yè)所面臨的一項(xiàng)持續(xù)性挑戰(zhàn)。即使在SG 中采用具有抗腐蝕性能的傳熱管，SG 中腐蝕產(chǎn)物（也稱為泥渣）的積累仍會導(dǎo)致傳熱管降質(zhì)問題的出現(xiàn)。且泥渣還會造成SG 換熱效率下降、破壞SG 的正常熱工水力特性，帶來傳熱管高周疲勞失效、二次側(cè)液位不穩(wěn)定等諸多問題。對這些泥渣采取周期性的清洗措施進(jìn)行去除，對保證SG 的完整性、可用性和運(yùn)行性能具有重要意義。

在科技進(jìn)步的推動下，近年來核電廠SG 二次側(cè)清洗技術(shù)發(fā)展迅速，新的清洗方法、清洗技術(shù)不斷出現(xiàn)，特別是各種物理清洗方法和技術(shù)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，并獲得了良好的清洗效果。

1 蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泥渣的形成及危害

經(jīng)過核工業(yè)界SG 研究、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)人員多年的努力，盡管在機(jī)組設(shè)計(jì)優(yōu)化和二次側(cè)水化學(xué)控制方面取得了重大進(jìn)展，包括去除二回路的含銅部件、提高給水pH 值等，但仍然無法完全避免腐蝕產(chǎn)物的形成及其向SG 內(nèi)的輸送。

一旦進(jìn)入SG，腐蝕產(chǎn)物會：①由排污系統(tǒng)排出；②被蒸汽帶出；③在SG 內(nèi)各個表面沉積。實(shí)際上，通過排污系統(tǒng)排出并不是一種從SG 內(nèi)去除腐蝕產(chǎn)物的有效手段。此外，被蒸汽帶出的腐蝕產(chǎn)物會輸送到冷凝器，還會再次輸送回SG 內(nèi)。因此，大部分輸送到SG 的腐蝕產(chǎn)物最終會在SG 內(nèi)各個表面沉積。在湍流沉積、沸騰沉積、重力沉降等因素的綜合作用下，大多數(shù)腐蝕產(chǎn)物趨于在換熱面（如傳熱管外表面）和低流速區(qū)域（如管板上表面、支撐板）聚集，形成泥渣。

SG 內(nèi)存在的泥渣可引發(fā)大量的運(yùn)行問題，主要包括3 個方面：①傳熱管和內(nèi)部構(gòu)件腐蝕：在管板和傳熱管的泥渣上都會出現(xiàn)雜質(zhì)的沸騰濃縮，會造成局部的侵蝕環(huán)境，引起傳熱管、管板和傳熱管支撐的腐蝕；②支撐板堵塞：在傳熱管和支撐板交匯處形成的泥渣會造成支撐板水流通道堵塞，這些泥渣會破壞正常的流動模式，造成微振磨損、液位不穩(wěn)等；③換熱性能降低：泥渣沉積會導(dǎo)致傳熱管換熱性能降低，造成二次側(cè)蒸汽壓力下降、機(jī)組功率降低。

SG 構(gòu)件腐蝕是影響SG 運(yùn)行的最主要問題。在國外，最初采用Alloy600MA 傳熱管的SG 上的若干腐蝕問題導(dǎo)致了核電廠在滿功率運(yùn)行不滿15 年就被迫更換了SG。盡管國內(nèi)核電廠的SG 使用了Alloy690TT 和Alloy800NG 等抗腐蝕性能更高的先進(jìn)材料，但實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和部分現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)表明，這些材料也無法完全避免所有的腐蝕現(xiàn)象。

2 物理清洗技術(shù)的原理及特點(diǎn)

利用力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)原理，依靠外來能量的作用，如機(jī)械摩擦、超聲波、高壓、沖擊、紫外線、蒸汽等除去物體表面污垢的方法稱為物理清洗。物理清洗具效率高、無腐蝕、安全環(huán)保等特點(diǎn)[1]。高壓水射流清洗、超聲波清洗和激光清洗是目前應(yīng)用最為廣泛的物理清洗技術(shù)。

2.1 高壓水射流清洗技術(shù)

高壓水射流清洗技術(shù)是從20 世紀(jì)70 年代初開始逐漸發(fā)展起來的一項(xiàng)高新清洗技術(shù)，是高壓水射流應(yīng)用的一個重要方面。它是利用高壓水發(fā)生設(shè)備產(chǎn)生高壓水，通過噴嘴將高壓水轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨染奂乃淞鳎蚧蚯邢驔_擊被清洗物表面，從而使一種或多種材料（附著層）從另一物體（基體）表面脫離下來，達(dá)到清洗目的[1]。

高壓水射流清洗技術(shù)對設(shè)備材料、特性、形狀及污垢種類均無特殊要求，只需能夠直射即可進(jìn)行清洗，因此應(yīng)用十分廣泛。

2.2 超聲波清洗技術(shù)

超聲波清洗技術(shù)通過換能器，將超聲頻源的聲能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動，清洗液受到超聲波輻射，液體中的微氣泡會在聲波的作用下保持振動。當(dāng)聲壓或者聲強(qiáng)達(dá)到一定程度時，氣泡就會迅速膨脹，然后又突然閉合。在這段過程中，氣泡閉合的瞬間產(chǎn)生沖擊波，使氣泡周圍產(chǎn)生極高的壓力及局部高溫，這種超聲波空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使其分化于溶液中，達(dá)到清洗目的。

超聲波清洗技術(shù)設(shè)備簡單，而且只要液體能夠浸沒、聲場能夠存在的地方都能產(chǎn)生清洗效果，因此特別適用于幾何形狀復(fù)雜的物體表面清洗。

2.3 激光清洗技術(shù)

激光清洗技術(shù)主要是基于物體表面污染物吸收激光能量后，或氣化揮發(fā)，或瞬間受熱膨脹而克服表面對粒子的吸附力，使其脫離物體表面。通過高能激光束照射待清洗物表面，可以使表面的污物、銹斑或涂層瞬間蒸發(fā)或剝離[2]，清除清潔對象表面的附著物，達(dá)到清洗目的。

激光清洗技術(shù)在清洗過程中不會接觸清洗物體表面，對清洗對象產(chǎn)生的機(jī)械負(fù)荷小，還具有清洗速度快、清洗效率高、能夠精確控制清洗能量等特點(diǎn)。

3 物理清洗技術(shù)在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泥渣去除中的應(yīng)用

由于核行業(yè)特殊的安全性考慮和保守的決策特點(diǎn)，目前應(yīng)用在SG 二次側(cè)泥渣去除中的物理清洗技術(shù)以水射流清洗技術(shù)為主，超聲波清洗、壓力脈沖清洗、大流量噴淋等物理清洗手段也有應(yīng)用。激光清洗技術(shù)由于SG 管束結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泥渣種類繁多，工程應(yīng)用難度很高，目前還未被采用。

3.1 水射流清洗

泥渣水射流清洗技術(shù)（Sludge Lancing）是目前應(yīng)用最廣泛的SG 二次側(cè)泥渣去除技術(shù)，作為一種預(yù)防性維修措施，自20世紀(jì)90 年代初開始在國內(nèi)核電廠的每次大修中都會實(shí)施，有效保障了SG 的安全運(yùn)行。

SG 二次側(cè)水射流清洗技術(shù)利用高壓水射流，將SG 內(nèi)的沉積物打碎并沖至外環(huán)廊，通過環(huán)流驅(qū)趕到抽吸系統(tǒng)進(jìn)行吸出，并在下游的過濾系統(tǒng)進(jìn)行收集，以達(dá)到去除SG 二次側(cè)沉積物的目的[3]。

SG 二次側(cè)水射流清洗的原理如圖1 所示。

圖1 SG 二次側(cè)水射流清洗原理

3.1.1 管廊式清洗技術(shù)

管廊式清洗技術(shù)是指從SG 中心管廊、外環(huán)廊發(fā)射水射流進(jìn)行清洗的技術(shù)（與在傳熱管束內(nèi)發(fā)射水射流進(jìn)行清洗的管間式清洗技術(shù)相對）。清洗裝置通常安裝在SG 二次側(cè)手孔、眼孔上，高壓泵系統(tǒng)為清洗裝置提供壓力8～20 MPa 的高壓水，用于在清洗裝置前端的噴嘴形成水射流[4]。對于傳熱管呈正方形排列的SG，泥渣清洗一般僅在中心管廊進(jìn)行。對于傳熱管呈三角形排列的SG，泥渣清洗可以在中心管廊進(jìn)行，也可以在外環(huán)廊進(jìn)行，以便清洗中心管廊清洗不可達(dá)的管間區(qū)域。

管廊式清洗設(shè)備從結(jié)構(gòu)上可以分為懸臂式、導(dǎo)軌式和爬行器式3 類：①懸臂式清洗設(shè)備通過槍體頭部的一般設(shè)有多排噴嘴，通過槍體的步進(jìn)運(yùn)動，使噴嘴到達(dá)需要清洗的指定傳熱管管間；通過槍體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使噴嘴噴射出的水射流同時清洗多排管間區(qū)域；②導(dǎo)軌式清洗設(shè)備工作原理與懸臂式清洗設(shè)備類似，不同之處在于其使用了導(dǎo)軌作為噴嘴組件的支撐；③爬行器式清洗設(shè)備最大的特點(diǎn)是采用了管廊式爬行機(jī)器人搭載噴嘴組件實(shí)施水力清洗，主要適用于中心管廊沒有排污管、阻擋塊等障礙物的SG。

3.1.2 管間式清洗技術(shù)

管間式清洗技術(shù)通過直接在SG 管束管間內(nèi)噴射高壓水射流以便對硬性沉積物進(jìn)行破碎和去除。管間式清洗技術(shù)與管廊式清洗技術(shù)最大的不同在于其噴嘴工作時位于管束管間內(nèi)，可以降低水射流對泥渣的噴射距離。通常，管間式清洗系統(tǒng)的運(yùn)行壓力比管間式清洗更高，可以達(dá)到30 MPa 以上。一旦沉積物在管間式清洗過程中被高壓水射流擊碎，就可以通過壓力更低、流量更高的水射流沖至SG 外環(huán)廊區(qū)域進(jìn)行吸出。

管間式清洗設(shè)備使用一套專門的輸送裝置，通過步進(jìn)、旋轉(zhuǎn)、推拔等動作，將一根柔性、帶狀結(jié)構(gòu)的噴嘴組件（通常稱為柔性鋼帶）送入SG 管束內(nèi)的指定管間區(qū)域，實(shí)現(xiàn)近距離的定點(diǎn)水射流清洗。

管間式清洗技術(shù)是目前去除SG 二次側(cè)管板上表面硬性沉積物最有效的手段之一，但是其實(shí)施周期比較長、清洗效率較低，對SG 接口條件、現(xiàn)場場地等先決條件的要求也更高。另外，由于管間式清洗的高壓力和水射流的短射程（相比于管廊式清洗），還需要額外考慮避免SG 本體受損。

3.1.3 上部管束清洗技術(shù)

UBHC（Upper Bundle Hydraulic Cleaning，上部管束水力清洗）系統(tǒng)采用與管廊式清洗設(shè)備相近的清洗壓力，旨在使用高壓水射流粉碎支撐板梅花孔處的泥渣和松脫沉積在支撐板上的泥渣。UBHC 設(shè)備一般通過SG 二次側(cè)手孔沿中心管廊區(qū)域進(jìn)行安裝，然后再向上逐層穿過支撐板中間的分流孔對目標(biāo)支撐板進(jìn)行清洗。

UBHC 在美國、日本和韓國進(jìn)行過若干次現(xiàn)場實(shí)施，但近年來一直沒有現(xiàn)場使用實(shí)例。早期使用UBHC 技術(shù)的核電廠在近年來都開始采用化學(xué)清洗的方式來改善SG 上部管束內(nèi)的泥渣沉積情況。這是因?yàn)榛瘜W(xué)清洗可以高效地完成上部管束清洗目標(biāo)，而且設(shè)備使用方面的顧慮也更低。相比于化學(xué)清洗，UBHC 所需的實(shí)施時間比預(yù)期更長，清洗效率也不如化學(xué)清洗，而且在某些應(yīng)用場合UBHC 設(shè)備還會面臨設(shè)備在SG 內(nèi)難以回收的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 大流量管束噴淋清洗

大流量管束噴淋清洗（High Volume Bundle Flush）技術(shù)也稱為上部管束沖洗技術(shù)，采用低壓力、高流量的水流直接作用于管束頂部或最上層支撐板上部。其目的是將管束上的松散泥渣沖至SG 二次側(cè)管板上表面，使其在后續(xù)的管板水射流清洗工序中進(jìn)行去除和收集。大流量噴淋清洗技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況因機(jī)組而異，部分機(jī)組上未見明顯的清洗效果，也有在部分機(jī)組上表現(xiàn)了明顯的泥渣去除效果?？傮w而言，大流量噴淋清洗技術(shù)對于上部管束內(nèi)有大量松散泥渣及垢片堆積的機(jī)組清洗效果更好。

大流量噴淋清洗技術(shù)實(shí)施起來相對簡單，對SG 的結(jié)構(gòu)完整性幾乎沒有影響。但是，該技術(shù)通常無法用來去除當(dāng)前SG 支撐板梅花孔內(nèi)沉積的泥渣，因?yàn)榍逑催^程中穿過梅花孔的水流速度相對太低。因此，實(shí)施大流量噴淋清洗通常并不能在短期內(nèi)提升SG 的熱工水力性能。

3.3 泥渣驅(qū)趕

泥渣驅(qū)趕（Sludge Flushing）技術(shù)是一種可以從快速去除管板上表面松散泥渣及垢片的清洗技術(shù)。泥渣驅(qū)趕的實(shí)施方式與管廊式清洗技術(shù)類似，不同之處在于其采用更低的清洗壓力、更高的流量，水射流的直徑設(shè)計(jì)為正好匹配待清洗傳熱管管間的可視間隙。

泥渣驅(qū)趕技術(shù)采用的泵和設(shè)備更為簡單，通過高流量射流掃射的方式，可以有效地將管間內(nèi)的松散泥渣沖至SG 外環(huán)廊區(qū)域進(jìn)行收集。該技術(shù)可以在有效去除松散泥渣及垢片的同時，最大程度縮短實(shí)施時間。

雖然泥渣驅(qū)趕技術(shù)無法有效去除管板上的硬泥渣，但是可以快速、有效地對管板上表面的松散泥渣進(jìn)行去除，為后續(xù)硬性沉積物的去除步驟（比如化學(xué)清洗、超聲清洗等）創(chuàng)造有利條件。

3.4 超聲波清洗

使用超聲波清洗技術(shù)進(jìn)行SG 二次側(cè)管板泥渣清洗時，空化氣泡趨于在泥渣的微孔和裂隙中生成。這種空化對污垢的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗表面的吸附，另一方面能引起污物層的疲勞破壞而剝離，氣體型氣泡的振動可對固體表面進(jìn)行擦洗，污層一旦有縫隙，氣泡立即“鉆入”使污層脫落。通過清洗液傳播的聲波，其空化作用能夠從表面或內(nèi)部破壞泥渣。

超聲波清洗一般通過專用工裝將換能器安裝在SG 中心管廊的中間位置，實(shí)施時需要確保清洗液浸沒超聲波換能器。清洗液通過輔助設(shè)備進(jìn)行循環(huán)，確保其溫度等參數(shù)在要求的范圍內(nèi)。在大多數(shù)應(yīng)用案例中，超聲波清洗都使用了ASCA（Advanced Scale Conditioning Agent）化學(xué)清洗溶劑，以便進(jìn)一步軟化管板上的硬泥渣，提升超聲波的物理清洗效果。

3.5 壓力脈沖清洗

壓力脈沖清洗（Pressure Pulse Cleaning）技術(shù)也稱為鼓泡清洗技術(shù)，清洗時將SG 二次側(cè)充滿水或化學(xué)清洗溶劑并周期性釋放高壓氣體產(chǎn)生壓力脈沖，引起液體振蕩，使得SG 二次側(cè)沉積物破碎并分散于溶液中，再通過循環(huán)過濾或水射流清洗的方式完成泥渣去除。清洗時的液位高度可根據(jù)清洗目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，以便提高泥渣清洗效果。

在20 世紀(jì)80 年代中期，壓力脈沖清洗技術(shù)在4 個機(jī)組的直流式SG 濕保養(yǎng)過程中進(jìn)行了應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用取得了有限的成功，并促進(jìn)了水擊清洗技術(shù)的研究。

3.6 水擊清洗

水擊清洗（Water Slap Cleaning）技術(shù)通過產(chǎn)生強(qiáng)力的、大流量的“水擊”來破碎SG 支撐板管孔處沉積的泥渣。過去，該技術(shù)在直流式SG 上有過實(shí)施，但是近年來一直沒有現(xiàn)場應(yīng)用。

水擊清洗一般在直流式SG 濕保養(yǎng)過程中實(shí)施，其注入裝置的氮?dú)鈮毫κ冶裙呐萸逑锤?，安裝在SG 上注入裝置的數(shù)量也比鼓泡清洗更多。因此，水擊清洗每次脈沖會向液體中導(dǎo)入更高的能量。水擊清洗過程中，SG 內(nèi)的液面高度通過精確控制，使其略微低于待清洗支撐板的下表面。清洗系統(tǒng)的注入裝置在SG 下部管板附近周期性地向SG 內(nèi)分散注入高壓氮?dú)?。氣泡的膨脹使得SG 內(nèi)的液柱加速向上增長。液面的快速升高對支撐板下表面造成沖擊，水流將強(qiáng)制通過支撐板開孔并沖散沉積物。水擊清洗剝離的泥渣可通過水的過濾循環(huán)等方式進(jìn)行去除和收集。

4 物理清洗技術(shù)與化學(xué)清洗技術(shù)聯(lián)合使用

化學(xué)清洗主要通過化學(xué)溶劑溶解的方式去除SG 內(nèi)的傳熱管垢片、松散沉積物、二次側(cè)管板上的大部分沉積物以及支撐板縫隙內(nèi)的沉積物。通常，對于單臺SG 管板區(qū)域采用物理清洗的方式可去除的泥渣量約為20～150 kg，而采用化學(xué)清洗的方式則可在全管束范圍（包括管板區(qū)域）去除高達(dá)3500 kg 的泥渣[5]。

由于化學(xué)清洗的效果與待溶解物的可達(dá)性有關(guān)，尤其對于去除難度更高的硬性沉積物。因此，改善硬性沉積物的可達(dá)性可以大幅提升化學(xué)清洗的清洗效果。基于上述考慮，國際上通常會將物理清洗技術(shù)與化學(xué)清洗技術(shù)聯(lián)合使用，以期獲得更好的清洗效果。

4.1 壓力脈沖清洗與化學(xué)清洗聯(lián)合使用

在20 世紀(jì)90 年代中期，壓力脈沖清洗與EPRI/SGOG 化學(xué)清洗聯(lián)合的清洗工藝在美國Surry 核電廠、Callaway 核電廠和Sequoyah 核電廠完成了5 次現(xiàn)場應(yīng)用。通過化學(xué)溶解及后續(xù)的水射流清洗工序，去除了大量的沉積物。但近年來一直沒有EPRI/SGOG 化學(xué)清洗與壓力脈沖清洗聯(lián)合使用的現(xiàn)場實(shí)例。因?yàn)楝F(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)表明，即使單獨(dú)使用EPRI/SGOG 化學(xué)清洗技術(shù)，在不聯(lián)合壓力脈沖清洗的情況下，也能有效地去除SG 上部管束的泥渣（包括造成支撐板梅花孔堵塞的泥渣），而且液體的劇烈攪動會導(dǎo)致大量的松散泥渣從上部管束剝落并聚集在SG 管板上，覆蓋了硬泥渣，降低了其可達(dá)性，影響其溶解效率。

4.2 水射流清洗與化學(xué)清洗聯(lián)合使用

2006 年底和2007 年初，在美國Vogtle 核電廠的2 臺機(jī)組上分別實(shí)施了水射流清洗與化學(xué)清洗聯(lián)合的全管束范圍清洗，使用了EPRI/SGOS 化學(xué)清洗技術(shù)和泥渣水射流清洗技術(shù)，主要步驟如下：①管板硬泥渣去除步驟：在110 ℃下使用EPRI/SGOS 溶劑并進(jìn)行周期性排氣操作，溶解管板上的硬泥渣；②全管束主體除鐵步驟：在93 ℃下使用與管板硬泥渣清洗相同的溶劑，溶解管垢和上部管束內(nèi)的大部分泥渣；③縫隙清洗步驟：在121 ℃下使用與管板硬泥渣清洗和全管束清洗相同的溶劑并進(jìn)行周期性排氣操作，期間對液位高度進(jìn)行調(diào)整使得排氣效果作用于第5、6、7 支撐板，溶解并破碎造成支撐板梅花孔堵塞的泥渣；④最終除銅步驟：去除可能在之前步驟中鍍著在SG 內(nèi)部構(gòu)件表面上的銅；⑤泥渣水射流清洗步驟：去除在EPRI/SGOS化學(xué)清洗過程中軟化、脫落的任何材料。

在這2 次清洗中，化學(xué)清洗的泥渣去除量平均為2582 kg，水射流清洗的泥渣去除量平均為153.5 kg。類似的EPRI/SGOS化學(xué)清洗技術(shù)和泥渣水射流清洗技術(shù)聯(lián)合使用的案例還有很多，大部分的EPRI/SGOS 化學(xué)清洗都會在最后附加一個泥渣水射流清洗步驟，以便去除化學(xué)清洗過程中軟化、脫落的任何材料。EPRI/SGOG 聯(lián)合水射流清洗的效果見圖2。

圖2 EPRI/SGOG 聯(lián)合水射流清洗效果

2014 年4 月，在美國Comanche Peak 核電廠實(shí)施了一次水射流清洗與化學(xué)清洗聯(lián)合的管板范圍清洗，使用了泥渣水射流清洗技術(shù)和ASCA、CODE 化學(xué)清洗技術(shù)，主要步驟如下：①化學(xué)清洗前的管板泥渣水射流清洗；②管板范圍ASCA 化學(xué)清洗；③管板范圍CODE 化學(xué)清洗；④化學(xué)清洗后的管板泥渣水射流清洗。

由于泥渣含銅量很低，在該電廠實(shí)施的管板范圍ASCA 化學(xué)清洗僅包含一個單獨(dú)的除鐵步驟，單臺SG 的泥渣去除量約為31.8 kg。在ASCA 清洗后，實(shí)施了CODE 清洗以便去除管板硬泥渣中的鋁和硅的氧化物等固結(jié)物，在ASCA 和CODE 清洗前后均實(shí)施了泥渣水射流清洗。清洗后的管板恢復(fù)了較為理想的清潔狀態(tài)。ASCA/CODE 聯(lián)合水射流清洗的效果見圖3。

圖3 ASCA/CODE 聯(lián)合水射流清洗效果

2007 年至2008 年間在法國Cruas 核電廠、Chinon 核電廠和St.Alban 核電廠實(shí)施的HTCC 化學(xué)清洗也聯(lián)合使用了泥渣水射流清洗技術(shù)，主要目的是去除管垢、恢復(fù)熱力性能并通過降低支撐板堵塞來減輕傳熱管裂紋的蔓延，主要步驟如下：①在160 ℃下使用HTCC 除鐵溶劑；②泥渣水射流清洗；③冷卻至93 ℃；④在93 ℃下進(jìn)行真空干燥；⑤在30～40 ℃下使用HTCC除銅溶劑并進(jìn)行空氣鼓泡；⑥低容量漂洗和全容量漂洗。

在化學(xué)清洗的過程中穿插泥渣水射流清洗的步驟，可以去除前一步驟中殘留的松散顆粒。整個清洗步驟在每臺機(jī)組上的泥渣去除總量在7800～12 000 kg，SG 的熱力特性得到較為明顯的改善：Cruas 核電廠、Chinon 核電廠清洗后SG 的寬量程液位高度平均降低了1.6 m、蒸汽壓力平均提高了1.6 bar（0.16 MPa）；St.Alban 核電廠SG 雖然清洗前未見蒸汽壓力損失，但清洗后SG 的寬量程液位高度平均降低了3%。

4.3 泥渣驅(qū)趕、超聲波清洗與化學(xué)清洗聯(lián)合使用

針對SG 二次側(cè)管板硬泥渣的管理問題，與開發(fā)新型管間式清洗設(shè)備的思路不同，國際上有一種經(jīng)過驗(yàn)證的多技術(shù)聯(lián)合清洗工藝，并定期在現(xiàn)場實(shí)施。該聯(lián)合清洗工藝采用了泥渣驅(qū)趕、超聲波清洗與化學(xué)清洗相結(jié)合的方式，主要步驟如下：①在機(jī)組停堆過程中，實(shí)施全高度ASCA 除鐵步驟，通過機(jī)組余熱保持溶劑溫度在80 ℃；②在ASCA 除鐵步驟后繼續(xù)注入濃縮的ASCA 溶劑（無需排空），并通過空氣鼓泡將溶劑中的還原條件轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘲l件，該步驟可以在30～80 ℃范圍內(nèi)的任意溫度進(jìn)行實(shí)施，以便吻合機(jī)組RCS 系統(tǒng)的冷卻過程；③在機(jī)組停堆后，實(shí)施初始泥渣驅(qū)趕，以便去除SG 二次側(cè)管板上積累的松散及脫落的泥渣，提高下方硬泥渣的可達(dá)性；④使用ASCA 化學(xué)清洗溶劑實(shí)施SG 二次側(cè)管板超聲波清洗，以便去除管板上的硬性沉積物；⑤實(shí)施最終泥渣驅(qū)趕，以便去除在之前清洗步驟中破碎脫落的泥渣。

這種聯(lián)合清洗工藝于2004 年在日本Tomari 核電廠完成了首次工程應(yīng)用，去除了SG 二次側(cè)管板上約50%的硬性沉積物。視頻檢查結(jié)果表明，經(jīng)過最終的泥渣驅(qū)趕步驟后，管板清潔，未見松散泥渣堆積。美國Vogtle 核電廠在2002 年也進(jìn)行了類似的嘗試，按照全管束ASCA 除鐵、管板ASCA 溶劑超聲波清洗、上部管束大流量噴淋清洗、管板水射流清洗的步驟，在4 臺SG上一共去除了約577 kg 的泥渣，每個步驟所去除的泥渣量分別為425 kg、37 kg、55 kg、60 kg。

ASCA 溶劑對管板硬泥渣的可溶部分進(jìn)行溶解和軟化，超聲波清洗持續(xù)破碎泥渣外層（包括無法在傳統(tǒng)EDTA 和有機(jī)抗酸溶液中溶解的固結(jié)物）并使得ASCA 溶劑進(jìn)一步滲透，聯(lián)合清洗的效果通過這種方式得到提升。在管板ASCA 清洗前實(shí)施一次簡單的泥渣驅(qū)趕或縮短的泥渣水射流清洗操作，可以去除管板上積累的松散泥渣，以便管板硬泥渣能在ASCA 清洗過程中更好地被溶劑浸沒。在管板ASCA 浸泡過程中并行實(shí)施超聲波清洗不會增加總的清洗時間。無論是單獨(dú)使用ASCA 進(jìn)行管板清洗，還是與超聲波清洗等物理清洗方式聯(lián)合使用，在清洗的最后實(shí)施一次泥渣水射流清洗可有效去除ASCA 清洗過程中軟化、脫落的任何材料。

5 結(jié)語及展望

高壓水射流清洗、超聲波清洗、壓力脈沖清洗等物理清洗技術(shù)在SG 二次側(cè)泥渣去除中的應(yīng)用是成功的，而高壓水射流技術(shù)以其設(shè)備通用性強(qiáng)、清洗成本低、無污染、無腐蝕的特點(diǎn)，在目前的SG 二次側(cè)泥渣去除上占據(jù)絕對優(yōu)勢。

雖然在大多數(shù)情況下，使用物理清洗技術(shù)可以較好地達(dá)到期望的清洗效果，但是物理清洗技術(shù)也有其局限性。比如，水射流清洗的實(shí)施時間、設(shè)備復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)難度等都會隨著待清洗區(qū)域的擴(kuò)大（包括陰影區(qū)的覆蓋）而增加，尤其是清洗區(qū)域由管板區(qū)域逐漸向全管束區(qū)域拓展時。因此，水射流清洗技術(shù)僅適合作為一種“局部”清洗技術(shù)。目前應(yīng)用的超聲波清洗技術(shù)僅局限于管板上表面區(qū)域的清洗，能否拓展應(yīng)用到全管束區(qū)域的清洗還有待驗(yàn)證。壓力脈沖清洗技術(shù)及其衍生的水擊清洗技術(shù)對于固結(jié)程度較高的泥渣基本沒有去除效果。大流量管束噴淋和泥渣驅(qū)趕都只能用于去除松散泥渣。而將物理清洗技術(shù)合理地與化學(xué)清洗技術(shù)聯(lián)合使用，可以使兩種清洗技術(shù)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，獲得更好的清洗效果。

盡管目前國內(nèi)核電廠在實(shí)踐上更多地關(guān)注SG 二次側(cè)管板區(qū)域的泥渣堆積問題，但隨著機(jī)組運(yùn)行時間的增長，傳熱管結(jié)垢、支撐板堵塞等全管束范圍的泥渣沉積問題可能在今后的運(yùn)行中逐漸呈現(xiàn)。因此，掌握SG 二次側(cè)的泥渣分布情況并據(jù)此制定合適的清洗策略，使用物理清洗或與化學(xué)清洗相結(jié)合的方式開展SG 全管束范圍內(nèi)的泥渣管理，將是今后研究與應(yīng)用的重點(diǎn)。