某核电常规岛启动阶段补水和排污冷却能力分析

某核电常规岛启动阶段补水和排污冷却能力分析

王喆 姜洋

中国核电工程有限公司 , 福建 福州 314000

摘要：本文探讨了某核电厂常规岛启动阶段凝汽器补水能力和汽轮机疏水系统使用工业水冷却排污的能力，发现了补水和排污冷却能力均不足的问题。该问题将影响机组启动的进度，造成较大经济损失。本文针对这些问题提出相应的改进措施，对后续机组的调试一定参考意义。

关键字：疏水流量；补水能力；冷却能力

1 概述

在电站首次启动及停堆大修后的启动阶段，常规岛部分的水质尤其是加热器疏水品质很差。为满足核岛侧水质标准，需要将启动阶段的疏水向外排污，待水质合格后再回收至凝汽器或除氧器，同时需要从凝结水储存箱往凝汽器持续补水。

为接纳二回路各种疏水排污，某核电一号机组设计了汽轮机疏水系统，该系统作用为：一、回收机组正常运行时的各类蒸汽疏水至凝汽器；二、收集系统清洗阶段和启动阶段的各类排污疏水至汽机排污箱，并通过工业水系统冷却至60℃后排放至废水系统。

凝汽器补水管线设计有两条：紧急补水管线和正常补水管线，均由凝结水储存箱供水。

本项目的日本参考电站，机组在30%负荷工况下的疏水排污量最大。依据当前系统设计，工业水流量无法满足冷却30%负荷工况下的全部疏水排污的需求，凝结水储存箱也无法满足此时的补水需求。本文对凝结水储存箱和工业水系统分别提出改进措施。

2 疏水排污流量分析

根据TDS系统设计，汽机排污箱接收以下疏水：主蒸汽管线、轴封蒸汽管线、辅助蒸汽管线、MSR加热蒸汽管线的疏水；除氧器排污；主给水前置泵入口滤网排污；高低加疏水管道排污；MSR一二级疏水箱疏水管道排污；7号高加出口排污等，经由工业水冷却后排放至废水坑。

逐项分析疏水排污的流量：

1)主蒸汽/轴封/辅汽疏水管道排污。在暖管阶段，主蒸汽管道疏水品质很差，通过疏水排污阀排放至排污箱，此时排污箱只用这一个用户。在升功率阶段，疏水已经通过疏水回收阀切换回收至凝汽器。

2)除氧器排污。在启机前的冷态和热态清洗中已经对除氧器进行了清洗排污，水质合格。

3)前置泵入口滤网排污。给水前置泵只有在入口滤网堵塞的情况下，才需进行隔离排污和滤网清理。在调试阶段，给水泵入口滤网没有发生过堵塞，启动阶段入口滤网堵塞概率也较小，可忽略不计。

4)7号高加水侧出口排污。高加给水管道在冷态和热态清洗中已经多次大流量清洗排污，启动阶段不再排污。

5)高低加疏水排污。根据《某核电工程热平衡图》，高低加汽侧疏水流量和焓值见表1：

表1 高低加疏水流量（30%负荷）

6)MSR一二级疏水排污。MSR一级加热蒸汽在20%负荷下已经投用；MSR二级加热器尚未投用，正处于小管道供气的暖管状态，因此疏水量可忽略不计。根据《某核电工程热平衡图》，MSR一二级疏水流量和焓值见表2：

表2 MSR一二级疏水流量（30%负荷）

3 凝汽器补水能力和排污箱排污冷却能力分析

3.1 凝汽器补水能力分析

启动阶段加热器持续向外排污，凝汽器需持续补水。凝汽器设置两条补水管线：正常补水和紧急补水，两条管线均来自凝结水储存箱。根据调试期间经验，正常补水阀的最大通过流量约70t/h，紧急补水管线的最大通过流量约460t/h（补水流量随凝结水储存箱液位降低而减小）。

3.2 冷却能力计算

排污箱的疏水在拍向废水坑之前需用工业水掺混冷却，将排污水温度降至≤60℃。下述计算取工业水温度为25℃，排污冷却后温度为60℃。

对于高加和MSR，当疏水排放至排污箱（设计参数100℃，0MPa.g）时，高温高压的疏水会闪蒸：一部分闪蒸蒸汽经过排污箱排气管排至室外，剩余的饱和水留在排污箱。需计算闪蒸后留在排污箱的疏水量。

4 系统设计的改进建议

4.1 凝结水补水改进建议

4.1.1 增加凝结水储存箱备用水源

借鉴参考项目对凝结水储存箱的改进方案，从凝结水精处理系统(CPS)除盐水箱补水管接一根管道至凝结水储存箱补水管，增强凝结水储存箱的补水能力。CPS除盐水箱容量为1000m^3，除盐水系统向精处理除盐水箱补水能力最大为160t/h，可以解决启动阶段凝结水储存箱补水能力不足的问题。

图2 增加CST备用水源方案

4.2 工业水系统改进建议

考虑到工业水在设计上是为全厂六台机组供水，除去连续用户必须的供水量，等本项目6台机组投运后，工业水能够提供给排污疏水冷却的流量仅有232.5-23.8*6=89.7t/h。因此需考虑增大工业水泵的流量，对比日本参考电站的工业水流量是270t/h*3pcs。

5 结论

某核电一号机组凝结水储存箱的补水能力和汽轮机排污箱的冷却能力不足，上下游两端均制约着启动阶段的水质调整，进而影响机组启动的进展。本文提出两种解决方案，并给出最佳建议，有助于调试和后期启动工作的顺利开展。当前某核电一号机组调试已经进入热试阶段，可能没有时间窗口执行大的设计变更，因此可采用各级疏水间断排污的方式暂时缓解此问题，但是会增加凝结水精处理系统的压力。

参考文献：

[1]顾军，AP1000核电厂系统与设备，北京：原子能出版社，2010

[2]CPP-GJ-M4-M0001，某核电厂热平衡图