三門核電升功率階段常規(guī)島疏水切換優(yōu)化措施

趙東波

摘 ? 要：核電站常規(guī)島水質(zhì)控制與核心設(shè)備蒸汽發(fā)生器的運行壽命有著密切關(guān)系。疏水占給水總流量的40%。在升負荷階段疏水切換是化學水質(zhì)控制的重點。本文簡要分析三門核電常規(guī)島系統(tǒng)疏水的特點及化學水質(zhì)控制要求。介紹三種行動等級及水質(zhì)盡快滿足WANO化學指標的響應措施和實踐成果，為后續(xù)機組常規(guī)島水化學優(yōu)化提供指導。

關(guān)鍵詞：常規(guī)島 ?水化學 ?疏水切換 ?WANO化學性能指標

中圖分類號：TL94 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0092-03

三門核電一期工程是我國第三代核電AP1000自主化依托項目，裝機容量2×1251MWe。單機組滿功率總給水流量6799t/h，其中凝結(jié)水流量4080t/h，疏水流量2719t/h。疏水占總給水流量40%。絕大部分疏水未經(jīng)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)處理直接進入給水系統(tǒng)。如果疏水水質(zhì)差將影響蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)。機組升功率階段疏水水質(zhì)控制是常規(guī)島水化學控制的重要環(huán)節(jié)。

疏水水質(zhì)控制目標是：（1）疏水切換盡量不占機組升功率主線;（2）機組滿功率后蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)盡早滿足WANO化學指標。本文介紹四種響應措施應對疏水水質(zhì)不合格問題。通過實踐1號機組小修后啟動時間由32h壓縮至19h。在同類機組中有一定的借鑒和推廣意義。

1 ?常規(guī)島疏水量及水質(zhì)要求

圖1是三門核電1號機組常規(guī)島熱力循環(huán)圖。汽輪機為單軸四缸六排汽、凝汽式、半轉(zhuǎn)速型汽輪機。高壓缸處于濕蒸汽區(qū)，設(shè)置3級回熱抽汽。高壓缸排汽出口設(shè)置汽水分離再熱器（MSR），MSR包含一級和二級再熱器。MSR一級/二級再熱器產(chǎn)生的疏水進入7號高加。MSR本體產(chǎn)生的疏水（MS疏水）進入除氧器。6/7號高加疏水通過逐級自流最終進入除氧器。3/4號低加疏水進入低加疏水箱，通過低加疏水泵輸送至3號低加出口。1/2號低加疏水通過逐級自流方式進入凝汽器[1-3]。

1.1 疏水量與水質(zhì)要求

機組升功率階段需要切換的疏水如下：低加疏水箱、MS疏水、6號高加疏水和MSR一級/二級疏水。疏水量如表1所示。

疏水量最大為6號高加疏水，其次是MS疏水。在機組啟動階段，如果這兩路疏水未及時切換至正常路徑，將極大增加凝結(jié)水流量和凝結(jié)水精處理負擔。根據(jù)當前運行規(guī)程，各疏水切換平臺及水質(zhì)控制要求如表2所示。

三門核電蒸汽發(fā)生器內(nèi)爐水濃縮倍率約160倍，比M310機組高1倍。因此疏水回收指標比M310嚴格。M310機組50%功率后疏水切換指標為Na<2ppb，Cl<4ppb，SO4<4ppb。

1.2 蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)的行動等級

三門核電常規(guī)島采用還原性全揮發(fā)處理，以緩解系統(tǒng)設(shè)備腐蝕，減小腐蝕產(chǎn)物向蒸汽發(fā)生器遷移，從而提高電廠安全運行性能，確保核電機組在設(shè)計壽期內(nèi)安全穩(wěn)定運行。國內(nèi)現(xiàn)階段主要利用世界核營運者協(xié)會（WANO）制定的壓水堆核電機組化學指標評價二回路水質(zhì)控制的優(yōu)劣，即選取幾個影響蒸汽發(fā)生器性能的關(guān)鍵指標，利用公式計算WANO值。WANO值越接近1，表明電廠在運行過程中，二回路水質(zhì)控制得越好，二回路系統(tǒng)發(fā)生影響關(guān)鍵設(shè)備腐蝕機理的可能性越小[2]。如果要達到WANO指標優(yōu)秀，給水水質(zhì)要求非常嚴格。因給水的40%來自疏水。因此疏水切換會極大影響WANO化學指標。根據(jù)蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)，有三個行動等級，如表3所示。

2 ?疏水水質(zhì)不合格情況下的響應措施

低加疏水箱切至3號低加出口、MS疏水切至除氧器、6號高加疏水切至除氧器的水質(zhì)都要求Fe<100ppb、Na<0.2ppb、Cl<0.5ppb、SO4<0.5ppb。在疏水切換前容易出現(xiàn)Na、Cl，SO4不合格。在水質(zhì)不合格的情況下，需綜合計算疏水切換前后對蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)的影響。例1：本次春節(jié)調(diào)停啟動后，在50%功率平臺6號高加疏水SO4為0.7ppb，疏水量為615t/h，給水流量為3489t/h，蒸汽發(fā)生器排污流量為50t/h，如果6號高加疏水切換至除氧器，6號高加疏水經(jīng)過除氧器→主給水泵→高加→蒸汽發(fā)生器，在蒸汽發(fā)生器排污的SO4上升量預期值為8.61ppb，未達到行動等級1。為做好疏水切換工作，需采取以下四種措施。

2.1 提前分析水質(zhì)數(shù)據(jù)，建立化學趨勢

在30%功率平臺，低加疏水箱、MS疏水、6號高加疏水、MSR一級疏水已建立流量。40%功率平臺，MSR二級疏水已建立流量。此時需對各疏水水質(zhì)的Na、Cl，SO4化學分析。將水質(zhì)數(shù)據(jù)與時間和功率做成趨勢圖，確保在疏水切換前有清晰的水質(zhì)數(shù)據(jù)及趨勢。同時也能判斷水質(zhì)污染源并為運行人員提供疏水切換指導意見。

2.2 增大蒸汽發(fā)生器排污流量，降低離子濃縮倍率

蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（BDS）配置電除鹽單元，在電除鹽單元運行情況下，BDS設(shè)計最大的排污流量為42t/h。如果電除鹽單元退出運行，BDS設(shè)計最大流量為68t/h。在電除鹽單元退出運行情況下，排污水可選擇回收至凝汽器或者汽機房排污箱。

若BDS流量為68t/h，例1中蒸汽發(fā)生器排污的SO4可降低至6.33ppb。升功率階段增大蒸汽發(fā)生器排污流量一方面降低離子濃縮倍率，另一方面可加強蒸汽發(fā)生器管板區(qū)域沖洗。

2.3 投運所有凝結(jié)水精處理床體

凝結(jié)水精處理系統(tǒng)設(shè)置6臺前置陽床和6臺混床。正常運行時五用一備。前置陽床除去凝結(jié)水中絕大部分氨及腐蝕產(chǎn)物?；齑渤ツY(jié)水中微量鹽分及前置陽床漏過的離子狀雜質(zhì)，滿足蒸汽發(fā)生器水質(zhì)的要求。設(shè)計上凝結(jié)水精處理系統(tǒng)處理量為4096t/h，最大為4283t/h。

表2的疏水在對應功率平臺如果沒有由凝汽器及時切換至正常路徑，如果繼續(xù)升負荷，凝結(jié)水流量將增大。在升負荷過程中可能會超過5臺CPS床體的上限流量，屆時根據(jù)凝結(jié)水流量投運第6臺床體，以滿足凝結(jié)水全流量處理。

2.4 凝結(jié)水流量超過4400t/h，啟動第三臺凝結(jié)水泵

凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)置三臺凝結(jié)水泵，單臺額定流量為2300t/h，正常運行期間兩用一備。表2的疏水在對應平臺如果沒有及時切換至正常路徑，如果繼續(xù)升負荷，凝結(jié)水流量將增大。在升負荷過程中可能會超過2臺凝泵的能力（4600t/h）。如果凝結(jié)水流量超過4400t/h，應啟動第三臺凝泵。一方面防止凝結(jié)水超流量，另一方面防止凝結(jié)水精處理系統(tǒng)入口壓力低（2.0MPa）自動退出運行。

3 ?疏水切換優(yōu)化后的應用效果

2019年春節(jié)，1號機組調(diào)停小修后機組上行時間由32h縮短至19h。蒸汽發(fā)生器排污水質(zhì)未超出行動等級1的范圍，Na、Cl，SO4分別在滿功率后37h、1h、32h后達到WANO值水平。各離子趨勢如圖2所示。

4 ?結(jié)語

因疏水流量占總給水流量的40%，為提高蒸汽發(fā)生器給水品質(zhì)，降低傳熱管腐蝕。三門核電在2019年春節(jié)調(diào)停后啟動時對疏水切換控制進行了優(yōu)化。對Na、Cl和SO4指標進行嚴格控制，達到了機組較快啟動以及水質(zhì)在較短時間內(nèi)達到WANO化學指標的兩個目標?？蔀楹罄m(xù)機組啟動提供借鑒意義。

參考文獻

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[2] 方嵐.秦山三期重水堆核電站二回路水化學優(yōu)化[J].核科學與工程，2007（3）：246-253.

[3] 顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2010.