臨時供水對某核電機組建設(shè)影響分析

賈京京，張志柳

（中國核電工程有限公司，北京 100048）

0 引言

海外某核電機組所處地區(qū)常年干旱少雨，項目用（淡）水極為困難。由于特殊原因，直到某核電機組正式建成投用，該海淡廠仍未完工，導致項目現(xiàn)場施工及生活用水采用水車拉送、臨近電廠借水、臨時海淡設(shè)施供水等多種方式臨時提供。在機組建設(shè)過程中，尤其是除鹽水設(shè)備投用后，機組沖洗/調(diào)試/運行等用水量激增。面對該需求，臨時供水的水質(zhì)、水壓、水量以及供水設(shè)備頻繁故障等問題逐漸不能滿足項目建設(shè)需求，嚴重滯緩了項目建設(shè)進度，為某核電機組建設(shè)帶來較大影響。

1 水質(zhì)影響分析

1.1 氯離子濃度影響分析

臨時供水中存在較高的氯離子濃度，導致部分不銹鋼管道銹蝕嚴重。以聯(lián)合泵房為例，在給重要廠用水泵、循環(huán)水泵等提供軸封水的生活飲用水系統(tǒng)（S30408 不銹鋼）投運后約5 個月，泵房區(qū)域出現(xiàn)大面積銹蝕，不銹鋼管水平底部焊縫熱影響區(qū)附近有明顯的凹坑，在凹坑附近出現(xiàn)了穿孔泄漏。如圖1、圖2 所示。

圖1 管道表面銹蝕情況

圖2 管道內(nèi)部銹蝕情況

對不銹鋼管道內(nèi)流經(jīng)的淡水進行取樣分析，發(fā)現(xiàn)氯離子含量超標，見表1。同時對臨時供水點的淡水進行取樣分析，發(fā)現(xiàn)氯離子依舊超標，見表2。

表1 聯(lián)合泵房軸封水管道內(nèi)水質(zhì)分析結(jié)果（主要指標）

表2 臨時供水點水質(zhì)分析結(jié)果（主要指標）

氯離子濃度超標導致泵房內(nèi)S30408 管道全部不可用。管道分批次更換導致泵房內(nèi)重要設(shè)備（重要廠用水泵、循環(huán)水泵）軸封水間歇性不可用，通過臨時措施和人員監(jiān)控方式確保管道更換期間的軸封水使用安全。此舉延長了生活飲用水系統(tǒng)的建設(shè)工期，增加了項目成本。

泵房內(nèi)不銹鋼管道更換后，綜合技術(shù)廊道、常規(guī)島等區(qū)域已安裝的不銹鋼管道陸續(xù)出現(xiàn)銹蝕穿孔現(xiàn)象?，F(xiàn)場采取抱箍等臨時方式確保管道不漏，維持機組正常運行。計劃待后續(xù)正式海淡廠投用后，機組大修期間或其他合適窗口對漏點較大的管道進行更換。

1.2 原水中微生物影響分析

臨時供水點采用儲水方式來為下游各用水點提供淡水，淡水在蓄水池中停留時間較長。由于某核電機組所處廠址常年溫度較高，導致蓄水池中水體環(huán)境為微生物繁殖創(chuàng)造了良好條件。在對水池內(nèi)部進行目視檢查期間，發(fā)現(xiàn)水池內(nèi)壁有綠藻分布，池底有黏著物（圖3）。

圖3 臨時供水點池底綠藻及有機物分布

臨時供水點通過臨時泵房為下游供水，泵前后未投藥導致帶有較高濃度有機物的淡水輸送至下游。以除鹽水廠房為例，保安過濾器（過濾精度：5 μm）不能有效過濾掉進入反滲透膜的懸浮顆粒、膠體和微生物等，導致反滲透裝置出現(xiàn)多次堵塞情況，保安過濾器前后壓差上升后，除鹽水產(chǎn)水流量驟降，單列產(chǎn)水從設(shè)計值130 m3/h 降至100 m3/h 左右。

某核電機組所在地嚴重缺水，而臨時供水點中微生物較多的現(xiàn)實情況又導致除鹽水產(chǎn)水比例大幅下降，更加劇了某核電機組缺（除鹽）水情況。

2 水量對機組建設(shè)影響分析

水量不足對機組建設(shè)的影響主要體現(xiàn)在除鹽水原水供應(yīng)不足方面。除鹽水設(shè)備不能制備充足的除鹽水，機組核島、常規(guī)島以及各BOP 子項除鹽水用水不能得到保證，導致機組建設(shè)出現(xiàn)滯后。自除鹽水裝置投用至機組商運前，現(xiàn)場共出現(xiàn)5 次因原水不足導致機組無除鹽水可用或僅滿足單臺機組除鹽水用水需求事件的發(fā)生。見表3。

表3 因原水不足導致的機組建設(shè)滯后事件

臨時供水點一共有3 個來水源，分別是水車拉水、臨近電廠臨時供水和廠區(qū)內(nèi)臨時海淡供水點。在除鹽水投用前，項目現(xiàn)場一直采用水車拉水的方式確保生產(chǎn)和生活用水，每天的供水量約為3000 t。除鹽水投用后，現(xiàn)場施工用除鹽水激增，單純的依靠水車拉送已不能滿足用水需求。經(jīng)溝通臨近電廠增加了一路來水源，高峰時期供水量可達到100 t/h。2019 年下半年，業(yè)主方建設(shè)了臨時海淡供水點，高峰時期供水量可達到200 t/h。經(jīng)分析，某核電機組自冷試開始至商業(yè)運行期間，各階段用淡水量如圖4 所示。

圖4 某核電機組冷試至商運期間各階段日平均淡水用量

從某核電機組的實際用水經(jīng)驗來看，單臺機組自調(diào)試工作啟動開始，每天的淡水用量均保持在3500～6500 t/d。若后續(xù)在其他缺水地區(qū)進行海外核電項目建設(shè)時，需關(guān)注該用水量，確保機組建設(shè)工作不出現(xiàn)滯后。

3 水壓對機組建設(shè)影響分析

根據(jù)設(shè)計文件要求，生活飲用水系統(tǒng)的水壓應(yīng)維持在0.65 MPa（表壓），以確保各個廠房在任何階段都能有充足的淡水供應(yīng)。其中核島、常規(guī)島廠房無減壓閥，部分BOP 子項設(shè)置減壓閥且閥后壓力不小于0.35 MPa。

實際上，臨時供水點的水壓長期維持在0.4 MPa（表壓）以內(nèi)，雖然能夠滿足部分BOP 廠房所需，但仍會出現(xiàn)部分廠房設(shè)備在高處無法供水、供水流量低時導致降溫困難等問題。主要有以下問題：

3.1 常規(guī)島制冷站冷卻水補水不足導致常規(guī)島通風失去

常規(guī)島制冷站冷卻水機組位于汽輪機廠房頂部，位置較高。根據(jù)設(shè)計文件，生活飲用水系統(tǒng)需要同時供給冷卻水至常規(guī)島廢液排放系統(tǒng)以中和排放水和提供冷卻水至冷凍機組。在某核電機組并網(wǎng)后至商業(yè)運行期間，常規(guī)島通風風機頻繁跳機，導致部分電氣機柜間溫度過高，影響汽輪機穩(wěn)定運行。經(jīng)分析主要是因為供水壓力不足所致。

3.2 主控室衛(wèi)生間長期不可用

某核電機組主控室衛(wèi)生間的正式投用時間為熱試開始后2個月。衛(wèi)生間無水導致主控室人員可居留性差。分析其延緩?fù)队迷颍饕且驗樗畨翰蛔銓е滦l(wèi)生間無水可用。

3.3 除鹽水雙列制水期間部分子項無水可用

根據(jù)設(shè)計文件規(guī)定，除鹽水單列制水約130 t/h。結(jié)合現(xiàn)場淡水供應(yīng)品質(zhì)，耗用淡水約180 t/h，由生產(chǎn)水系統(tǒng)供水。調(diào)試期間，尤其是熱試、裝料后啟動階段，機組耗水量大，需要除鹽水兩列同時制水，每小時耗用淡水約360 t 左右。在此情況下，臨時供水點基本上無水可供應(yīng)其他子項，或者在閑時供應(yīng)，造成部分工作滯后，影響工期。

4 臨時設(shè)備故障對項目建設(shè)影響分析

臨時供水點的3 種來水水源方式中，從臨近電廠借水和建設(shè)臨時海淡設(shè)施供水在一定程度上極大地緩解了現(xiàn)場用水的緊張程度。但是，由于長時間的使用，臨時裝置、管道、水池存在較大程度的老化，導致部分設(shè)備經(jīng)常性故障。

4.1 水池老化

在某核電機組熱試結(jié)束至首次裝料前夕，臨時供水點的大型儲水池中多次出現(xiàn)泥沙等雜質(zhì)。而作為已使用10 余年的供水水池，其本體結(jié)構(gòu)在長期使用下已出現(xiàn)了大量老化現(xiàn)象（圖5～圖7）。

圖5 水池底部大量殘渣

圖6 水池地面腐蝕狀況

圖7 柱體破損及鋼筋銹蝕物

距離此次清洗前22 個月，臨時供水點水池曾進行過一次大規(guī)模清理。清洗后水池內(nèi)水質(zhì)清澈，使用良好。此后，由于供水來源增加、供水量提升，耗水量加大，水池不能及時清洗，內(nèi)部結(jié)構(gòu)老化加快，惡化了下游淡水供應(yīng)水質(zhì)。

4.2 臨時供水設(shè)施頻繁損壞

臨近電廠是一座已經(jīng)服役了50 余年的重水堆。該堆已臨近退役，廠區(qū)內(nèi)相應(yīng)的淡水供應(yīng)設(shè)備也已年久失修，故障頻繁。從臨近電廠接至臨時供水點之間的管道為臨時鋪設(shè)。從接通至今，多次發(fā)生故障。

廠區(qū)內(nèi)臨時海淡設(shè)備在某核電機組冷試前4 個月投入使用。在投用首月，該設(shè)備出現(xiàn)故障2 次，去往臨時供水點的管道破裂3 次。從設(shè)備投用至某核電機組商業(yè)運行之前，臨時海淡設(shè)備故障次數(shù)較多。

5 總結(jié)

海外某核電機組自建設(shè)開始至今，臨時供水點不間斷的供水給某核電機組的建設(shè)提供了源源不斷的動力。但是臨時供水點所存在的各項問題，導致其不能作為機組正常運行所需的可靠水源，尤其是在機組處于應(yīng)急狀態(tài)時不能穩(wěn)定供水，加大了機組運行風險，延緩了項目建設(shè)進度。鑒于此，某核電機組有必要及早完成正式海淡廠建設(shè)，并在設(shè)備投用后加強設(shè)備和系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，定期進行水化學監(jiān)測，以確保供水的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。同時，對于后續(xù)其他核電機組，尤其是當?shù)氐笨谳^大、不能立刻建設(shè)（或無法建設(shè)）海淡設(shè)施的項目，應(yīng)重點關(guān)注淡水供應(yīng)及淡水品質(zhì)，以確保機組建設(shè)不因缺（淡）水而產(chǎn)生滯后。