張保國，麻敬偉，李鐵峰

（山東核電有限公司，山東煙臺 265116）

某核電站循環(huán)水系統(tǒng)壓力注水設計改進分析

張保國，麻敬偉，李鐵峰

（山東核電有限公司，山東煙臺 265116）

介紹了某核電機組循環(huán)水系統(tǒng)的基本情況，分析指出該系統(tǒng)未進行加壓注水設計，可能受潮位影響而延緩機組啟動。在對循環(huán)水管線及關聯(lián)設備進行分析及初步熱力估算的基礎上，給出了循環(huán)水管道壓力注水及停機期間小流量循環(huán)的路徑。

核電站；循環(huán)水系統(tǒng)；加壓注水；熱力估算；小流量循環(huán)

1 循環(huán)水系統(tǒng)概況

循環(huán)水作為熱阱，通過向凝汽器提供冷卻水，將汽輪機排出的乏汽冷凝為水。循環(huán)水系統(tǒng)主要功能是向常規(guī)島汽輪機凝汽器及其輔助設備提供冷卻水。循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制供水系統(tǒng)，每臺機組配3臺循環(huán)水泵、2條壓力供水管、1座虹吸井、1條雙孔循環(huán)水排水溝。循環(huán)水泵運行方式為：夏、春、秋季3泵運行，冬季2泵運行。從循環(huán)水管道吸取海水冷卻汽輪機廠房閉式冷卻水系統(tǒng)熱交換器，開式冷卻水系統(tǒng)從凝汽器C進水管道取水，通過電動濾水器過濾和開式泵增壓后流經(jīng)閉式水熱交換器，然后將海水通過凝汽器C冷卻水排放管道排放至虹吸井。在B／C循環(huán)水母管設置DN 150mm管道，在運行期間向加氯系統(tǒng)提供海水介質。從前水室入口接出一路海水DN 150mm管線，用以冷卻機組疏水擴容器的回水，在疏水擴容器停機期間，包括機組供暖系統(tǒng)的回水［1］。

設置水室真空泵，在啟動和運行期間用于去除凝汽器水室中的空氣和不凝結氣體。在啟動循環(huán)水泵之前，循環(huán)水系統(tǒng)中的空氣必須被抽干凈，以防在系統(tǒng)啟動過程中形成水錘；在運行循環(huán)水之前，所有空氣必須通過充滿水來去除。當確認水室頂部充滿水后，2臺凝汽器水室抽真空系統(tǒng)泵投入運行，在循環(huán)水系統(tǒng)中形成真空。位于凝汽器真空抽取罐中的高真空探測儀表，在探測到高度真空信號后，通過關閉真空泵來控制充水過程，真空泵在充水完成后繼續(xù)運行以吸出運行中產(chǎn)生的空氣［2］。

因部分流道標高處于海平面以上，循環(huán)水管路的自動排氣閥會破壞真空，單一使用水室真空泵充水并建立虹吸時間較長。

另外，在一期循環(huán)水泵房設置4臺海水淡化取水泵，每機2臺，從前池取水后加壓供海水淡化廠房，為海水淡化提供水源。相關設備見表1，系統(tǒng)流程如圖1所示。

表1 相關設備

2 改進方法

若要實現(xiàn)加壓注水，考慮現(xiàn)有設備情況，一是利用鼓網(wǎng)沖洗水泵的返水，加注至循環(huán)水管道，二是考慮從就近的海水淡化泵出口經(jīng)循環(huán)水泵出口排氣閥（改造）后接入，可進一步加快注水流量。

從蝶閥間海水淡化管線切開，利用法蘭對接，形成正式管線接至DN 300mm母管，再以分支的方式接至A／B／C泵出口自動排氣閥前。

2.1 連接路徑

利用循環(huán)水泵房2臺海水淡化提升泵出口，接至循環(huán)泵出口液控蝶閥后的排氣孔處自動排氣閥前。

（1）在蝶閥間（附近）形成1路DN 300mm母管，母管兩端各設1個隔離閥（襯膠）。

（2）在母管高點開口接排氣閥，低點接放水閥。

（3）在母管開口接3個支管經(jīng)截止閥接至循環(huán)水泵出口蝶閥后自動排氣閥前。

2.2 安裝要求

（1）管線承壓參考原海水淡化出口管線設計等級，與之匹配。

圖1 改造前系統(tǒng)流程

（2）管線需采用防腐材料，閥門應安裝在便于操作的位置。

（3）管線應根據(jù)現(xiàn)場位置按規(guī)范3～4m增加一支架，可靠牢固。

（4）將自動排氣閥接短管位置提升1m左右，自動排氣閥功能不變。

（5）將海水淡化管線通過閥門接入排氣孔上游，與排氣孔并列。后續(xù)可以交叉打開對管路排氣，并利用閥門開度控制循環(huán)水母管壓力。

（6）管線連接及布置盡可能考慮永臨結合。＃2機組亦考慮上述方案。

2.3 改進后的注水過程

關閉循環(huán)水泵出口閥和凝汽器出口閥，開始壓力注水，啟動水室真空泵，待所有高點排氣閥見水，循環(huán)水回水管道經(jīng)潮位回注虹吸井至滿水。啟動循環(huán)泵，打開循環(huán)水泵出口閥，打開凝汽器出口閥，建立循環(huán)。改進后系統(tǒng)流程如圖2所示。

3 熱量計算

3.1 熱量估算

在停機或者冷試期間，根據(jù)設計熱力輸入估算最大可產(chǎn)生熱量，具體見表2。

3.2 各種方式組合下可帶走熱量（含水力損失）

循環(huán)水泵房管系和開式水管系建立水力模型，DN 2400mm以上循環(huán)水管道水阻忽略不計。

圖2 改進后系統(tǒng)流程

表2 停機／冷試期間主要負荷

計算表明，供水管道中的DN 150 mm管道和DN 200mm管道進出口、閥門、管道是最大阻力件，水，并聯(lián)運行效果不好，但可通過控制總閥防止鼓網(wǎng)沖洗水泵過負荷。估算5臺泵同時運行總流量為1500m3／h，冷卻水溫升9℃，帶走熱量15MW。

（2）鼓網(wǎng)沖洗水泵和海水淡化泵供開式泵試運。開式水泵投運時，由于開式泵流量遠大于鼓網(wǎng)沖洗水泵和海水淡化取水提升泵，開式泵、鼓網(wǎng)沖洗水泵、海水淡化取水提升泵同時運行，開式泵從循環(huán)水管廊取水，會造成鼓網(wǎng)沖洗水泵、海水淡化取水提升泵出口背壓降低而超出泵的設計流量。占總流阻的70%～90%。

前文所述3種計算工況下，泵流量都微超設計流量，流過板換的水量不及正常流量（1950m3／h）的一半，冷卻水側換熱效果降低更多，會造成閉式冷卻水系統(tǒng)（TCS）進口和出口水溫高于夏季預想溫度44℃和35℃。

3臺鼓網(wǎng)沖洗水泵單臺泵流量為260m3／h，總流量為780m3／h，對應揚程為45m，DN 150mm段阻力占總管阻的92%。冷卻水溫升9℃，帶走熱量8.1MW。

只運轉2臺海水淡化取水提升泵，單臺泵流量為590m3／h，總流量為1180m3／h，對應揚程為23.4 m，DN 200mm段阻力占總管阻的70.9%。冷卻水溫升9℃，帶走熱量12MW。

3.3 鼓網(wǎng)沖洗水泵和海水淡化泵支持開式泵運行

（1）3臺鼓網(wǎng)沖洗水泵和2臺海水淡化取水提升泵同時向開式泵供水，由于鼓網(wǎng)沖洗水泵揚程高于海水淡化取水提升泵近2倍，鼓網(wǎng)沖洗水泵供到循環(huán)水管廊里的水會妨礙海水淡化取水提升泵供

4 綜合比選

機組啟動之前，依次啟動海水淡化泵或（和）鼓網(wǎng)沖洗水泵向循環(huán)水壓力管道注水，待循環(huán)水進排水管道和凝汽器注滿水，即可進行第1臺循環(huán)水泵啟動操作。在停機檢修期間，當循環(huán)水泵不具備啟動條件時，可以用海水淡化泵或（和）鼓網(wǎng)沖洗水泵向循環(huán)水注水循環(huán)，帶走停機熱源的熱量，并產(chǎn)生低流量循環(huán)防止微生物滋生。

按照以下方式注水和開式循環(huán)：（1）鼓網(wǎng)沖洗水泵經(jīng)B／C循環(huán)水蝶閥出口進入循環(huán)水流道，再為開式泵流道供冷卻水。開式水泵停電，被介質沖轉。（2）在上述基礎上，接入海水淡化泵。開式水泵間斷投運，或采用開式水泵出口閥節(jié)流控制。

綜合比較見表3。由表3所知，單純利用鼓網(wǎng)沖洗水泵亦可滿足換熱需要，但流動阻力較大，對設備運行不利，可根據(jù)熱負荷進一步控制流量，降低流速。如果實施海水淡化泵接入，將進一步增大流量，降低單純利用鼓網(wǎng)沖洗水泵的壓力，又加快了注水速度，也可用于大修后注水，或者整組啟動前或停機

表3 綜合比較

后的冷卻，且設備運行更加靈活，建議固化為正式設計。缺點是施工難度較大，采購和安裝工期長。

5 結束語

結合現(xiàn)場實際并考慮后續(xù)運行和保養(yǎng)，3種循環(huán)水壓力管道注水方式，多樣化的系統(tǒng)組合，有利于系統(tǒng)運行；加快了循環(huán)水注水速度，優(yōu)化了系統(tǒng)啟動；為冷試及啟動停機期間提供冷卻水源，節(jié)約了廠用電；海水流動擾動，利于阻止海生物生成。

［1］賁岳，高學貞，韓磊，等.電廠循環(huán)水供水系統(tǒng)事故水錘過程的仿真研究［J］.供水技術，2009（5）：26-29.

［2］劉濤.熱力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)空管啟動分析［J］.華電技術，2009，31（8）：33-35.

（本文責編：白銀雷）

TK 79

：B

：1674-1951（2015）05-0009-03

張保國（1979—），男，山東萊蕪人，工程師，從事核電廠調試方面的工作（E-mail：zhangbaoguo＠sdnpc.com）。

2014-11-27；

2015-03-22