中國報告大廳網訊，核能裝機穩(wěn)步擴容背景下，高溫氣冷堆憑借高安全性成為新增主力堆型。2025年全球蒸汽發(fā)生器市場規(guī)模有望突破480億美元，年增速約5.7%，而節(jié)流孔沉積導致的非計劃停堆已占堆芯相關停堆事件的12%。給水溶解氧質量濃度、膠體鐵ZETA電位與壁電流電動效應之間的耦合關系，正成為行業(yè)防堵技術焦點。

  一、蒸汽發(fā)生器節(jié)流孔沉積現(xiàn)狀：Fe?O?環(huán)狀堵塞威脅運行安全

  《2025-2030年中國蒸汽發(fā)生器行業(yè)項目調研及市場前景預測評估報告》指出，國內多臺超超臨界機組曾因水冷壁節(jié)流孔板堵塞出現(xiàn)超溫調停，沉積物以Fe?O?為主，呈疏松環(huán)狀結構，半徑約0.8 mm。高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器采用Inconel-718鎳基合金三級節(jié)流孔，最大內徑≤3 mm，入口水溫203℃，局部流速達20 m/s，同樣面臨磁性氧化鐵快速積聚風險，亟需從水化學角度尋找運行級對策。

  二、蒸汽發(fā)生器水化學核心：溶解氧質量濃度對沉積速率的敏感閾值

  模擬實驗在溫度203℃、壓力14 MPa、pH 9.3、總鐵50 μg/L條件下進行24 h，結果顯示：

  2 μg/L時孔口形成約105 μm環(huán)狀Fe?O?沉積;

  10 μg/L時顆粒稀疏;

  ≥20 μg/L幾乎無沉積;

  30 μg/L孔邊緣光潔。

  數(shù)據(jù)表明，蒸汽發(fā)生器節(jié)流孔沉積速率隨溶解氧升高而顯著降低，20 μg/L被確認為關鍵控制下限。

  三、蒸汽發(fā)生器pH值邊界：高堿度反而削弱抑沉積效果

  在溶解氧30 μg/L、溫度與壓力不變的條件下，pH 9.1–9.3區(qū)間孔口保持潔凈;當pH升至9.5時，距孔緣100 μm處再現(xiàn)無形沉積物。原因在于高pH使膠體鐵ZETA電位向負方向偏移，增強與陽極區(qū)靜電吸引;同時電導率提升，雙擴散層變薄，流體電流下降，但電位負移的沉積驅動力更強，綜合結果反而促進沉積。

  四、蒸汽發(fā)生器電動機理：壁電流與流體剪切力博弈

  蒸汽發(fā)生器行業(yè)技術特點分析指出，膠體鐵在pH 8.8–9.8均帶負電。還原工況下電位由?36.6 mV降至?49.0 mV;含氧工況整體向正偏移至?14.8~?33.4 mV，削弱了與節(jié)流孔陽極區(qū)作用力。壁電流電動效應模型認為，高速流剪切雙擴散層產生流體電流，局部電荷不平衡驅動金屬壁電流，誘發(fā)Fe(OH)?氧化成不溶性磁鐵礦。提高溶解氧或降低pH均可減小壁電流，配合孔緣高流速機械去除，當電動沉積力≤流體剪切力時，即可實現(xiàn)零沉積。

  五、蒸汽發(fā)生器運行策略：加氧抑沉積與材料兼容性并重

  綜合實驗結論，推薦高溫氣冷堆二回路控制給水溶解氧≥20 μg/L，pH降至9.3，可在運行端有效抑制蒸汽發(fā)生器節(jié)流孔堵塞。實施路徑是在除氧器下降管加氧，精準調控流經節(jié)流組件的氧質量濃度。但需同步評估含氧水對Incoloy-800H過熱段傳熱管的應力腐蝕風險，確保氧化學窗口與材料安全兼容，為蒸汽發(fā)生器長期可靠運行提供雙保險。

  總結

  2025年蒸汽發(fā)生器行業(yè)正由“被動清洗”轉向“主動水化學調控”。實驗證實，維持給水溶解氧不低于20 μg/L、優(yōu)化pH至9.3，可顯著削弱壁電流電動效應，阻斷Fe?O?環(huán)狀沉積，為高溫氣冷堆節(jié)流孔堵塞提供運行級解決方案。未來，行業(yè)需在氧控制精度與鎳基合金耐氧腐蝕邊界之間建立更精細的模型，推動蒸汽發(fā)生器向零沉積、零非停的目標邁進。

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