[发明专利]在湿保养条件中用于换热器沉积物去除的添加剂

说明书

1.技术领域

本发明总体涉及用于从传热部件溶解、瓦解和/或去除沉积物的组合物和方法。

2.相关技术描述

在封闭传热系统中长时间地暴露于水或水溶液的金属表面典型地产生积垢和/或被沉积物覆盖。例如，在商业核电站中，高温下的在线运行会导致壳管式换热器(例如压水反应堆蒸汽发生器)，通过在其内部结构零件(例如管道、管板和管支撑板的次级侧面)的金属表面上沉积或原位形成而产生粘附的积垢和/或沉积物。通常，在压水反应堆中的核电站运行期间，高温、放射性的水从反应堆堆芯流动穿过蒸汽发生器中的换热器管道的内部，通过管壁传递热量并且传递至围绕这些管的非放射性的水中。这引起非放射性的水沸腾并产生用于发电的蒸汽。在沸腾过程期间，积垢(scale)和其它沉积物会积聚在管表面上、管支撑板之间的缝隙中、管壁上和水平表面上，例如管板和管支撑板的表面。积垢和沉积物在蒸汽发生器的内部结构零件上长时间的积聚能够对蒸汽发生器的运行性能和完整性产生不利影响。例如，在运行核电站时观察到的问题包括低效的沸腾传热、冷却水流的阻塞、和导致局部侵蚀性腐蚀环境的流动闭塞区，从而影响压力边界和结构材料的结构完整性。

因此，已经通过溶解和瓦解沉积物开发出各种清洗方法以去除在用于产生蒸汽的换热器(例如壳管式换热器，特别是压水反应堆蒸汽发生器)的内表面上积累的这些积垢和沉积物。这样的清洗方法可包括：在升高的温度下使用各种螯合剂的化学清洗，在升高的pH下采用积垢调整剂，以及用高压水冲洗。这些工艺通常导致在环境温度条件下的缓慢的沉积物去除速率。此外，通过温度变化、pH变化或螯合剂浓度的增加来控制反应速率。

本文所述实施方案的目的是提供用于从传热部件至少部分溶解、瓦解和/或去除沉积物(例如积垢和其它沉积物)的组合物和方法，尤其是压水反应堆中的蒸汽发生器中。期望该组合物和方法在没有升高温度时有效和/或在升高的pH条件下有效，例如在运行核电站时的常规设备换料停机期间。

概述

通过本文描述的实施方案来实现这些和其它目的，所述实施方案提供用于从传热部件至少部分瓦解和去除沉积物的组合物和方法。所述组合物包括固体形式的单质金属以及选自掩蔽剂、螯合剂、分散剂及其混合物的络合剂。所述传热部件含有液体，该液体具有约3.0至约12.5的pH。所述单质金属可选自电化学电势相对于低合金钢为阳极的单质状态的固体形式的金属。所述金属可选自锌、铍、铝、镁、铁、锂及其组合。在某些实施方案中，所述单质金属是固体形式的锌。该金属的形式可以为扁块(slab)、微粒(granule)、胶体形式、涂覆的颗粒及其组合。单质金属的胶体形式可选自微米尺寸的颗粒、纳米尺寸的颗粒及其组合。单质金属的存在量基于组合物可以是约0.001M至约0.5M，或者约0.005M至约0.1M。掩蔽剂可选自正磷酸、聚磷酸、1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸的酸和盐及其混合物。螯合剂可选自乙二胺四乙酸、羟基乙基乙二胺三乙酸、十二烷基取代的乙二胺四乙酸、聚天冬氨酸、草酸、谷氨酸二乙酸、乙二胺-N,N'-二琥珀酸、葡萄糖酸、葡庚糖酸、N,N'-亚乙基双(2-[邻羟基苯基])-甘氨酸、吡啶二羧酸、次氮基三乙酸、它们的酸和盐、以及它们的混合物。分散剂可选自聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、及其混合物。

在某些实施方案中，络合剂的存在量基于组合物可以是约0.025重量％至约2.5重量％。

在某些实施方案中，该组合物还可包括还原剂或除氧剂。还原剂可选自抗坏血酸、柠檬酸、肼、碳酰肼、催化的肼、氢醌、甲基乙基酮肟、二乙基羟基胺、异抗坏血酸盐、及其混合物。还原剂的存在量基于组合物可以是约0.0025重量％至约0.5重量％。

在某些实施方案中，该组合物还可包括水。

所述方法包括将固体形式的单质金属和选自掩蔽剂、螯合剂、分散剂及其混合物的络合剂引入传热部件中。可以在没有升高的温度、外部加热或装置施加的热源的情况下进行单质金属和络合物的引入。传热部件可含有湿保养(wet layup)溶液。此外，可在常规设备换料停机、设备启动或关闭期间进行单质金属和络合物的引入。

可在传热部件的壳侧(shell side)中引入单质金属和络合物。传热部件可以是压水反应堆中的蒸汽发生器，并且可在传热部件的次级侧或壳侧中引入单质金属和络合物。

附图简述

当结合附图阅读时，从下面的优选实施方案描述可以获得本发明的进一步理解，其中：

图1是显示根据本发明的某些实施方案单质锌对铁沉积物溶解的影响的坐标图。