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    三門核電循環(huán)水系統(tǒng)排水方案簡析

    2019-09-10 15:25:49李河洋
    中國電氣工程學報 2019年4期
    關(guān)鍵詞:前池汽機凝汽器

    李河洋

    摘要:三門核電采用三代核電技術(shù),循環(huán)水系統(tǒng)采用一次循環(huán)冷卻的供水方式。循環(huán)水管道設(shè)計上較二代核電布置更低,系統(tǒng)停運后管道無法自動排水。每次機組大修期間的維修和防腐工單需要將循環(huán)水系統(tǒng)徹底排水。介紹了利用當前系統(tǒng)設(shè)計,采取有效措施縮短循環(huán)水系統(tǒng)排水時間的方案。提出了一些設(shè)計改進建議,以更利于循環(huán)水系統(tǒng)運行和排水。

    關(guān)鍵字:三門核電;循環(huán)水系統(tǒng);排水;虹吸

    1. 引言

    三門核電循環(huán)水系統(tǒng)采用一次循環(huán)冷卻的供水方式,將汽輪機凝汽器和汽輪機輔機的熱量傳輸至海水。三門核電機組額定功率1251MW,所需要的海水流量大,為了更好的利用虹吸、降低循環(huán)水泵功率,三門核電循環(huán)水系統(tǒng)管道布置更低,系統(tǒng)停運后管道無法自動排水。根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)預防性維修大綱,每次機組大修時需要對一臺循環(huán)水泵進行整修;根據(jù)三門核電設(shè)備防腐大綱,每次大修需要對循環(huán)水系統(tǒng)主管道、凝汽器海水進出口電動隔離閥、二次濾網(wǎng)進行內(nèi)部腐蝕檢查。因為大修期間循環(huán)水系統(tǒng)相關(guān)的工作,所以每次機組大修都需要對循環(huán)水系統(tǒng)進行徹底的排水。通過三門核電1/2號機組熱態(tài)功能試驗和啟動試驗階段執(zhí)行循環(huán)水排水的實際情況,循環(huán)水系統(tǒng)排水耗時長,需要運行人員和維修人員緊密配合,易成為維修工單開工的制約因素。采取有效措施縮短循環(huán)水系統(tǒng)排水時間,可以有效的縮短大修期間循環(huán)水系統(tǒng)維修工期。

    2. 三門核電循環(huán)水系統(tǒng)簡介

    三門核電循環(huán)水系統(tǒng)采用單次循環(huán)冷卻的設(shè)計,循環(huán)水取自三門灣,經(jīng)過凝汽器加熱后排入三門灣。

    每臺機組的循環(huán)水系統(tǒng)包含2臺50%額定容量的循環(huán)水泵、4個取水前池鋼閘門和2個虹吸井鋼閘門,取水前池和虹吸井2臺循環(huán)水泵公用。循環(huán)水泵采用單級、浸入式、可調(diào)葉片角的立式混流泵,每臺循環(huán)水泵出口設(shè)置1臺電動隔離閥,每半側(cè)凝汽器進、出口各設(shè)置1臺電動隔離閥(共計12臺)。每臺循環(huán)水泵入口設(shè)置有2臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng),每半側(cè)凝汽器進口設(shè)置有1臺二次濾網(wǎng),以防止碎屑及海生物進入凝汽器。每半側(cè)凝汽器出口設(shè)置有1臺收球網(wǎng),用于收集凝汽器膠球清洗系統(tǒng)的膠球。

    3. 循環(huán)水系統(tǒng)管道布置

    采用北取南排的方式:取水采用海底混凝土涵洞,設(shè)置取水前池;排水采用混凝土排水渠,設(shè)置虹吸井和排水口。單機組的1條取水涵洞在取水前池處分4個流道、經(jīng)4臺旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)后匯流成2條流道,每條流道對應1臺循環(huán)水泵。2條鋼質(zhì)循環(huán)水進水母管(DN4100)進入汽機房,然后每條循環(huán)水母管分成3條支管(DN2700),每條支管對應1臺凝汽器的半側(cè)水室(共3臺凝汽器),循環(huán)水經(jīng)過凝汽器后又匯流成2條循環(huán)水排水母管(DN4100),流入虹吸井。虹吸井經(jīng)2條混凝土排水渠后排入三門灣。同時虹吸井下游設(shè)置有混凝土的排水工作井,用于核島廠用水系統(tǒng)的海水排放。

    三門核電機組額定電功率1251MW,為滿足三門核電凝汽器的冷卻,保證凝汽器的背壓,循環(huán)水設(shè)計流量279600m3/h。雖然循環(huán)水泵采用了適用于大流量工況的立式混流泵,但為降低循環(huán)水泵的功率、減小循環(huán)水泵的尺寸,循環(huán)水泵房、汽機房和虹吸井布置相比于M310機組標高更低。

    4. 循環(huán)水系統(tǒng)排水方案

    4.1 循環(huán)水系統(tǒng)水量計算

    循環(huán)水系統(tǒng)停運后,按照三門灣平均高潮位+2.30m計算,循環(huán)水進出口母管和支管基本滿水狀態(tài),凝汽器內(nèi)部分循環(huán)水管道留存海水(虹吸破壞閥開啟)。依據(jù)管徑和管道長度計算各部分的海水量見表2(海水量取整m3)。

    4.2 循環(huán)水系統(tǒng)排水步驟

    三門核電在熱態(tài)功能試驗和啟動試驗期間進行多次循環(huán)水系統(tǒng)排水,不斷的對排水方案進行優(yōu)化,排水時間不斷縮短。優(yōu)化后的排水方案如下:

    1) 凝汽器入口側(cè)排水

    循環(huán)水泵出口隔離閥至汽機房之間的DN4100的管道排水,通過打開循環(huán)水泵出口電動隔離閥,只要吸水前池的海水潮位低于該段循環(huán)水管道的標高,依靠重力就可以倒流至吸水前池。凝汽器入口支管的海水通過二次濾網(wǎng)排污閥排至汽機房海廢水池,再通過海廢水泵排至虹吸井,其中包括凝汽器內(nèi)留存的海水。吸水前池的閘門放置到位后,通過前池的海淡原水泵和臨時潛水泵排水。因為吸水前池處兩臺循環(huán)水泵的流道是相互隔開的,此部分的排水兩列可以單獨進行。

    2) 凝汽器出口側(cè)排水

    因為虹吸井內(nèi)兩條流道是互通的,所以需要等兩臺循環(huán)水泵都停運后再對凝汽器出口至虹吸井段進行排水。虹吸井閘門放下后,利用虹吸井海淡原水泵和臨時潛水泵排水,排水范圍包括凝汽器出口母管和虹吸井內(nèi)海水。此部分排水結(jié)束后,凝汽器出口支管的海水通過收球網(wǎng)的排污閥排至汽機房海廢水池,再通過海廢水泵排至虹吸井。

    吸水前池和虹吸井的海淡原水泵各有2臺,額定流量1000m3/h,排水至海水淡化系統(tǒng)的混凝沉淀池。因為設(shè)置有低液位保護,海淡原水泵不能將前池和虹吸井排空,但因為海淡原水泵流量比臨時潛水泵大,所以也可以有效縮短排水時間。

    5. 設(shè)計改進建議

    因為海水中的泥沙、海生物等原因,凝汽器出口支管上DN2700的電動蝶閥關(guān)閉后多次出現(xiàn)內(nèi)漏,導致汽機房海廢水泵排水至虹吸井后又返回至汽機房。當需要單臺循環(huán)水泵停運檢修時,可能導致汽機房內(nèi)循環(huán)水管道排水不凈。鑒于這些問題,提出如下設(shè)計改進建議:

    虹吸井兩條流道隔開。當前設(shè)計循環(huán)水的兩條流道在虹吸井處是互通的,必須要兩臺循環(huán)水泵都停運才可以放下虹吸井閘門。虹吸井的兩條流道實體隔開后,可以實現(xiàn)單臺循環(huán)水泵停運隔離和排水。

    汽機房海廢水泵排水變更至排水工作井。當前設(shè)計汽機房海廢水泵排水至虹吸井,虹吸井閘門放下且虹吸井排水至循環(huán)水管口液位以下后,汽機房海廢水泵的排水才真正的有效。將汽機房海廢水泵排水變更至排水工作井,虹吸井閘門放下后,汽機房海廢水泵、臨時潛水泵、海淡原水泵可以同時對凝汽器出口母管/支管和虹吸井進行排水。

    6. 結(jié)論

    通過優(yōu)化的循環(huán)水系統(tǒng)排水方案,設(shè)備/閥門正常的情況下,可以滿足三門核電循環(huán)水系統(tǒng)檢修和防腐檢查的需要。同時針對當前存在的問題,提出了一些改進建議,可以優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)運行和檢修的靈活度。

    參考文獻

    [1] SMG-CWS-M3-001,Circulating Water Systerm Systerm Specification Document,R0

    [2] SMG-732-P2-101,虹吸井平剖面圖,R1

    [3] SMG-7100-P2-104,循環(huán)水泵房I-I剖面圖,R0

    [4] SMG-CWS-M0-AA0387,三門核電一期工程循環(huán)水系統(tǒng)及高程圖,RA

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