基于電廠取水外來物堵塞的預防管理

摘 要：海水作為電廠的冷源，對電廠運行來說至關(guān)重要，其水質(zhì)一旦發(fā)生變化，容易引起取水堵塞，發(fā)生冷源障礙，導致機組降功率，停機停堆的嚴重后果。文章依據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)外核電廠發(fā)生取水堵塞事件，對引發(fā)堵塞的外來物原因進行分析，從管理上提出電廠取水過程中防止外來物堵塞的措施，最大限度降低堵塞發(fā)生的可能性，保障機組的安全運行。

關(guān)鍵詞：電廠取水；外來物；堵塞；預防；管理

1 概述

世界運行重要事件反饋報告統(tǒng)計的從2004年到2015年期間，發(fā)生的有關(guān)核電廠取水堵塞事件超過100起。在國內(nèi)，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前大部分的沿海在運核電廠（包括中核和中廣核）大多有過因取水堵塞對機組造成影響的相關(guān)事件。其主要原因是取水水質(zhì)發(fā)生變化。海水通過夾雜海生物，泥沙，碎片垃圾雜物等在過濾設備上發(fā)生堵塞。一旦發(fā)生堵塞，不僅影響機組的安全穩(wěn)定運行，還直接降低電廠的經(jīng)濟效益。因此，電廠預防取水堵塞具有十分重要的意義。

2 堵塞原因及預防管理

2.1 堵塞原因

核電廠海水取水從取水口經(jīng)過三道屏障進入泵房。第一道屏障為取水口前的攔污網(wǎng)；第二道為粗細格柵；第三道則是旋轉(zhuǎn)鼓形濾網(wǎng)。三道屏障的網(wǎng)孔依次遞減，實現(xiàn)對海水的逐級過濾，使之達到符合使用標準。不同電廠發(fā)生堵塞事件的主要原因可以歸結(jié)為以下幾類（統(tǒng)稱為外來物）：（1）海生物（水母、魚蝦、水生植物藻類等）；（2）漂浮物（包括海水表層和懸浮的垃圾雜物）；（3）泥沙。泥沙的沉積主要與取水口合理的設計有關(guān)，文章重點闡述的是對海生物和海面漂浮物這些外來物的預防。

2.2 預防管理

根據(jù)堵塞原因，對進入電廠取水的外來物采取如下預防措施。

2.2.1 建立取水口海面漂浮物和海生物的攔截體系

在取水的源頭，設置一道攔船網(wǎng)，1-2道欄油網(wǎng)，主要針對船只，大型不明漂浮物，油污的攔截。此外，在取水閘門井前，設置2～3道攔污網(wǎng)，按照縱深防御的思想，攔污網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸由大到小逐級減少。攔污網(wǎng)之間間距沒有普遍適用的固定值，這取決于當?shù)睾Ｑ蟮乃沫h(huán)境，不同電廠根據(jù)自身情況進行確定，一般來說，其合理間距數(shù)值需滿足攔污網(wǎng)維護空間的基本條件。

在攔污網(wǎng)設置過程中，除了攔截海水表層的外來物，還需考慮海水里層。只有這樣，才能從表層、中層、底層等不同高度水域進行全方位覆蓋。因此，從單道屏障的完整性來看，攔污網(wǎng)的設置應貫穿某一區(qū)域的不同水層。這樣，形成對海生物和漂浮物第一道屏障的多層橫向縱向攔截體系，有利于堵塞的預防。

2.2.2 對取水口周邊環(huán)境進行監(jiān)督分析和動態(tài)監(jiān)測

不少電廠因缺乏對初始設計并未提及的海生物進行預防，而發(fā)生取水堵塞的事件。某電廠的“海地瓜”入侵事件便是一例，在初始設計的海域海生物調(diào)查報告中并未提及，因缺乏對該海生物的了解和及時地發(fā)現(xiàn)，最終導致了堵塞事件的發(fā)生?？梢?，對取水口堵塞的預防不能單純依靠初始的設計，不能缺乏對其周邊環(huán)境監(jiān)督分析和動態(tài)監(jiān)測。

不同季節(jié)里同一海域的氣候、海水溫度等水文條件不同，海生物和海面漂浮物會隨著環(huán)境變化而變化，引發(fā)堵塞的情況也不相同。這也是對海生物和水面漂浮物進行動態(tài)監(jiān)測的原因。監(jiān)測的內(nèi)容包括海水中漂浮物和海生物的種類，大小，數(shù)量，以及受季節(jié)、風向、洋流流動等情況發(fā)生的變化。宏觀的監(jiān)測分析手段不乏外海采樣、衛(wèi)星遙感等。結(jié)合在取水口海域合理選點，利用水下儀器等設備水下監(jiān)視，水質(zhì)取樣分析，定期巡檢等微觀方法，收集數(shù)據(jù)歸納整理。實施動態(tài)監(jiān)測可以從宏觀和微觀上掌握海生物和漂浮物的生長規(guī)律，使其在進入取水口前達到驅(qū)離和預防，從而能有效地避免堵塞事件的發(fā)生。

2.2.3 建立取水口周邊環(huán)境變化的風險庫和預警體系

每一項外來物有不同的特點，使得發(fā)生堵塞的風險也不一樣。根據(jù)不同外來物的性質(zhì)特點建立風險庫，對不同的風險采取相應的措施，進而制定針對取水口周邊環(huán)境（海生物，漂浮物不同天氣條件下，如臺風，洋流等）的預警體系，可以有效地減小堵塞的發(fā)生。根據(jù)預警標準進行響應分級，將堵塞的發(fā)生扼殺在搖籃里，達到取水口堵塞對機組的威脅降至可接受范圍。

2.2.4 制定海生物的驅(qū)離消殺，打撈，以及疏通取水通流面積

通過使用化學藥品，保證藥品濃度的方式對海生物進行消殺。例如增加加氯輔助加藥裝置和控制加藥的連續(xù)性，以保證循環(huán)水的加藥濃度，可以有效防止海生物在取水口攔污網(wǎng)和格柵等部位生長、附著。當然，也可以考慮用綠色藥品的方法對海生物進行驅(qū)離，如近些年，也有用沉降性的硅土對藻類海生物進行沉降。此外，借助船只、漁網(wǎng)等工具對取水口和通流渠道的海生物進行定期打撈，降低區(qū)域內(nèi)海生物的密度，可以有效地預防取水堵塞。另外，通過機械方式對取水流道清淤，清除附著的海生物，盡可能地降低通流損失，改善海水通流能力，保證海水循環(huán)泵入口水位要求。

2.2.5 與當?shù)赜嘘P(guān)部門建立聯(lián)絡合作通道

建立與當?shù)夭块T的聯(lián)絡合作通道，在發(fā)生取水口堵塞事件前，不但可以獲得事件應急處理所需人力物力等相關(guān)方面的支持，增加堵塞發(fā)生時的處理能力，而且有利于事先掌握取水口近海海域異物的出現(xiàn)，如臺風的發(fā)生，赤潮等等情況。有了這些信息，不僅可在第一時間內(nèi)采取應對措施，避免問題的發(fā)生，還在堵塞發(fā)生時預留處理問題的時間，減少事故帶來的損失。

2.2.6 完善海生物引起取水口堵塞的應急預案體系

針對海生物對取水造成影響的程度，建立包絡性的應急預案，包括機組干預、應急響應預案等。針對不同海生物、雜物入侵時及時啟動應急響應，以便降低事件影響和減少損失。海生物應急處理預案體系包括對不同海生物、漂浮物等入侵編制詳細的應急處置方案及應對措施，還需結(jié)合海生物特性研究攔截、阻擋海生物的永久設施，特別是異常天氣下的攔截、打撈方案等。

2.2.7 加強抵抗海生物入侵的設備改進

當經(jīng)過攔截后，仍有外來物入侵時，這部分外來物一般集中在鼓網(wǎng)位置。除了上述的打撈措施，還可通過優(yōu)化相關(guān)設備的技術(shù)改進來增強取水系統(tǒng)抵御海生物入侵的能力。如加大對黏貼在鼓網(wǎng)上外來物的沖洗能力、增大電機功率、優(yōu)化鼓網(wǎng)高壓沖洗泵投運邏輯和電機啟動控制邏輯、增加旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)底部抽吸功能等。通過這些手段都可降低堵塞發(fā)生的可能性，避免引發(fā)停機停堆事故，減輕外來物對機組運行安全的影響。

3 結(jié)束語

當然，電廠取水堵塞預防不局限于上述措施，還包括其他一些途徑。通過以上方法，可以預防環(huán)境變化帶來的不利影響，降低外來物（海生物，漂浮物等）引發(fā)堵塞事件的可能性，在為電廠安全運行提供有力保障的同時，提高電廠的經(jīng)濟效益。此外，上述措施中還是存在不少難題需要解決，如在近海區(qū)域淤泥層里攔污網(wǎng)的可操作性問題，埋入淤泥的攔污網(wǎng)使用壽命低、維護更換難度大的問題，水下監(jiān)測設備的可靠性和使用持久性的問題等等。

取水口安全不是短期一時的工作，由于設計上無法考慮到后期運行發(fā)生的所有情況和環(huán)境變化所帶來的不可預見性，加大了保證取水安全的難度。相信隨著社會發(fā)展和科技進步，將會出現(xiàn)更為豐富有力的預防措施和手段來保障取水的可靠性與安全性。

參考文獻

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