[實用新型]核電站鼓形旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)外加電流陰極保護系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020235831.4
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN201785495U
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 高玉柱;鄭莉;劉爽;郭志;羅青生;白榮國
• 申請（專利權）人: 蘇州熱工研究院有限公司;中國廣東核電集團有限公司;大亞灣核電運營管理有限責任公司
• 主分類號: C23F13/02
• 分類號: C23F13/02
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi)

技術領域

本實用新型涉及一種核電站循環(huán)水過濾系統(tǒng)防腐蝕設備。

背景技術

核電站循環(huán)水過濾系統(tǒng)(CFI系統(tǒng))用于對核電機組冷卻用的海水進行過濾，過濾部件主要由粗格柵、加氯框(水閘門)、細格柵和轉(zhuǎn)筒式濾網(wǎng)等組成。其中，粗格柵、加氯框以及細格柵均由不銹鋼材質(zhì)制成，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的濾網(wǎng)片本身也是不銹鋼材質(zhì)，而且支撐濾網(wǎng)片的框架、輻條和帶動濾網(wǎng)轉(zhuǎn)動的齒圈固定槽采用碳鋼材質(zhì)，并涂有防腐層。每臺機組有兩套過濾系統(tǒng)，正常情況下，兩套過濾系統(tǒng)都在運行。每套系統(tǒng)各有兩個水道和一個圓筒形臥式旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，海水沿兩個水道分別經(jīng)過粗格柵、加氯處理和細格柵后，從旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)兩側(cè)沿軸向流入轉(zhuǎn)筒式濾網(wǎng)內(nèi)部，過濾后的海水沿徑向流出。

由于上述過濾系統(tǒng)要浸入在海水中以進行工作，對于金屬來說，其在腐蝕性水質(zhì)中會發(fā)生電化學腐蝕和電偶腐蝕，所謂的電化學腐蝕是由于金屬組織成分的不穩(wěn)定性和電化學不均勻性造成的。從外觀看，金屬的材質(zhì)是均一的，但是，當它浸入海水中，在金屬表面形成許多宏觀或微觀的陽極區(qū)和陰極區(qū)，陰極和陽極之間通過海水產(chǎn)生微電流，電子從陽極區(qū)向陰極區(qū)移動，陽極區(qū)部分金屬失去電子成為離子，溶解于海水中，使得陽極區(qū)金屬受到腐蝕。所謂的電偶腐蝕，由于旋轉(zhuǎn)鼓網(wǎng)組件是由碳鋼、不銹鋼、高強鋼等不同金屬組成，組件中碳鋼的面積相對不銹鋼面積小得多，本身帶有涂層防護，當涂層發(fā)生破損后，破損的面積與不銹鋼面積相比就更小了，可能只達到百萬分之一，這意味著涂層破損處的腐蝕速率將成千上萬倍增加。為了保護循環(huán)水過濾系統(tǒng)免受腐蝕，現(xiàn)有技術中用外加電流陰極保護系統(tǒng)(CPA)進行保護，所謂的外加電流陰極保護的原理是：低合金鋼在海水中腐蝕是失去電子被氧化成Fe²⁺的溶解過程，對應的自腐蝕電位約為+490mV，通過外加直流電源，對被保護金屬施加負電流，通過陰極極化使其電極電位負移至+250mV以下，從而達到抑制金屬腐蝕的目的?，F(xiàn)有的CPA系統(tǒng)采用一臺恒電位儀控制和檢測整個旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、加氯框、粗格柵、細格柵的保護電位，控制方式是：設定一個基準電位值，如+200mV，恒電位儀通過監(jiān)測旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)兩端的兩個參比電極電位距基準電位最遠的一個值來調(diào)節(jié)整流柜電流的輸出。一旦旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)各部位所需要的保護電位發(fā)生變化，比如：旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)左端需要大電流來保護，而右端只需要一股小電流來保護，在這種情況下，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)兩端的參比電極所測到的保護電位將發(fā)生變化，從而使恒電位儀輸出電流也跟著變化。如果這時恒電位儀輸出大電流，則需要小電流來保護的右端就會因保護電位過負而出現(xiàn)析氫鼓泡現(xiàn)象。反之，則欠保護出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

理論上，鼓形濾網(wǎng)設計壽命應在40年以上，當在海水系統(tǒng)應用，在沒有陰極保護時將存在腐蝕現(xiàn)象，影響設備使用壽命。采用現(xiàn)有的陰極保護技術，在設備初始運行階段，解決了設備電化學腐蝕問題。但隨著運行時間延長，引起鼓形濾網(wǎng)各部位的電位不平衡，造成參比電極測量電位發(fā)生變化從而導致恒電位儀總輸出電流波動。當輸出大電流時，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)局部保護電位過負，從而形成析氫反應，析氫反應造成涂層鼓泡，鼓泡沒有得到及時修復，當鼓泡破裂后，鼓網(wǎng)骨架裸露金屬面積增大，從而使得旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)所需的保護電位發(fā)生更大變化，又引起恒電位儀總輸出電流波動變大，導致旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)局部陰極保護電位過負，析氫反應加劇，鼓泡更多，由此形成一個惡性循環(huán)。當鼓網(wǎng)骨架裸露金屬面積達到一定值后，電蝕現(xiàn)象加強，最終出現(xiàn)濾網(wǎng)框架急速腐蝕現(xiàn)象，這將對核電站后續(xù)設備的安全運行帶來巨大的安全隱患。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種有效解決鼓形濾網(wǎng)腐蝕問題從而保證核電站安全運營的外加電流陰極保護系統(tǒng)。

為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種核電站鼓形旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)外加電流陰極保護系統(tǒng)，它包括三個獨立的恒電位儀，每個所述的恒電位儀具有陽極端子、陰極端子和取樣信號輸入端，所述的鼓形旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)分為三個腐蝕區(qū)域，分別為濾網(wǎng)內(nèi)部區(qū)域、濾網(wǎng)外部兩側(cè)對稱區(qū)域，在所述的三個腐蝕區(qū)域中分別設有輔助陽極、通電點及參比電極，各恒電位儀的陽極端子、陰極端子、取樣信號輸入端分別通過電纜與相應腐蝕區(qū)域的輔助陽極、通電點、參比電極相電連接，所述的各恒電位儀用于根據(jù)相應參比電極反饋的電位信號并結合預設的電位值調(diào)整其輸出電流大小以使得各腐蝕區(qū)域的電位保持一致。

進一步地，所述的預設電位值為+250mV～+50mV。

優(yōu)化地，所述的鼓形旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)為核電站循環(huán)水過濾系統(tǒng)的一個部件，該循環(huán)水過濾系統(tǒng)還包括粗格柵、加氯框和細格柵，所述的粗格柵、加氯框和細格柵也設置成一個腐蝕區(qū)域，該腐蝕區(qū)域也通過一獨立的恒電位儀進行電位控制。