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        核電廠常規(guī)島系統(tǒng)首次啟動(dòng)的沖洗和供水

        2016-04-26 12:06:39彭立新
        科技視界 2016年9期
        關(guān)鍵詞:沖洗供水凈化

        彭立新

        【摘 要】常規(guī)島系統(tǒng)停運(yùn)之后的沖洗在常規(guī)島系統(tǒng)啟動(dòng)之前是一個(gè)耗時(shí)耗工的任務(wù)。如果沖洗不合理或提前量不夠,甚至?xí)诱`主線。因此需要合理的安排和分配,從而讓沖洗工作高效,有條不紊的進(jìn)行。本文從方家山常規(guī)島系統(tǒng)首次啟動(dòng)為例,分析在不同的情況下各種沖洗和供水方案的可行性和合理性,并對目前設(shè)計(jì)的沖洗和供水回路不足之處提出了整改建議。

        【關(guān)鍵詞】沖洗;供水;水質(zhì);凈化

        方家山2號(hào)機(jī)組第二階段熱態(tài)試驗(yàn)結(jié)束后,二回路處于長期的充氮保養(yǎng)狀態(tài)。并存在多處的開口檢修工作,因此,常規(guī)島工藝回路的沖洗,成為耗時(shí)耗工的工作。方家山常規(guī)島工藝回路的設(shè)計(jì)以凝結(jié)水供應(yīng)系統(tǒng)(CEX)向外發(fā)散多路沖洗管線。如CEX系統(tǒng)至除氧器(ADG)、CEX系統(tǒng)至高壓加熱器系統(tǒng)(AHP)等。但由于首次啟動(dòng),沖洗幾乎針對常規(guī)島所有的系統(tǒng)。

        常規(guī)島設(shè)計(jì)兩個(gè)緩沖容量水箱,即除氧器和凝汽器。兩個(gè)水箱都可與獨(dú)立從SER系統(tǒng)供水,因此,機(jī)組熱備用以下狀態(tài)向蒸汽發(fā)生器供水可以利用除氧器獨(dú)立于凝汽器供水前或抽真空前供水。

        1 二回路系統(tǒng)的沖洗

        由于常規(guī)島設(shè)計(jì)上以CEX系統(tǒng)為源向各系統(tǒng)發(fā)散提供各供水管線;另外,常規(guī)島除鹽水系統(tǒng)(SER)幾乎可以向每個(gè)常規(guī)島水箱單獨(dú)補(bǔ)水,因此常規(guī)島回路的沖洗的形式也多樣化。常規(guī)島的汽側(cè)由于沒有布置沖洗管線,涉及上汽側(cè)不能沖洗。汽側(cè)的沖洗一般在機(jī)組并網(wǎng)之后,利用將疏水切至凝汽器,用凝汽器的磁性過濾器和ATE凈化床進(jìn)行處理。

        1.1 二回路水側(cè)沖洗

        1.1.1 方式一,CEX和ADG為源,單獨(dú)沖洗

        該方式主要是利用SER系統(tǒng)可以單獨(dú)向凝汽器和除氧器供水,再通過凝汽器和除氧器向下級(jí)的各系統(tǒng)供水進(jìn)行沖洗。其具體沖洗路徑為:①凝汽器通過凝結(jié)水泵向低壓加熱器系統(tǒng)(ABP)供水,再由ABP系統(tǒng)返回到凝汽器。②凝汽器通過凝結(jié)水泵向高壓加熱器系統(tǒng)(AHP)供水,再由主給水系統(tǒng)(ARE)返回到凝汽器。③除氧器單獨(dú)由ADG供水,單獨(dú)沖洗。沖洗合格后,可以分別向3臺(tái)主給水泵和啟動(dòng)給水泵供水沖洗。④除氧器沖洗合格后,通過除氧器的放水閥,將除氧器的水返回到凝汽器;當(dāng)凝汽器的水與除氧器的水質(zhì)接近時(shí),除氧器的供水切回至凝汽器。⑤AHP的沖洗從ADG重力取水,通過ARE系統(tǒng)的疏水閥排水進(jìn)行沖洗(圖1)。

        圖1 二回路水側(cè)沖洗方式一

        該方式的優(yōu)點(diǎn)主要在于除氧器和凝汽器的沖洗可以同時(shí)進(jìn)行,另外除氧器的沖洗獨(dú)立于凝汽器,即使凝汽器的工作也不會(huì)影響除氧器的沖洗。但缺點(diǎn)在于除氧器的水如果不返回凝汽器,經(jīng)過凝汽器的磁性過濾器,沖洗所耗費(fèi)的水量較大。而且AHP系統(tǒng)同ADG的重力供水沖洗,效率并不明顯。

        1.1.2 方式二,ACO和GSS為源,脫離CEX泵沖洗

        該方式通過SER向GSS和ACO水箱補(bǔ)水,ACO泵和GSS泵提供動(dòng)力,引水到ABP水回路。其具體充水路徑為:①ACO和GSS水箱通過泵向ABP水側(cè)供水,再由ABP返回到凝汽器。②ACO和GSS水箱通過泵向ABP水側(cè)供水,補(bǔ)水到ADG水箱,再由ADG返回到凝汽器。③ACO和GSS水箱通過泵向ABP水側(cè)供水,補(bǔ)水到ADG水箱,再由ADG重力引水到AHP,通過ARE返回到凝汽器(圖2)。

        圖2 二回路水側(cè)沖洗方式二

        該沖洗方式一般在CEX泵無法啟動(dòng)時(shí)采用,但要求ACO水箱和GSS水箱已經(jīng)沖洗合格。該沖洗方式同時(shí)還可以沖洗ACO和GSS泵正常疏水管線,四臺(tái)泵的最大循環(huán)沖洗流量能達(dá)到800t/h。但受到SER補(bǔ)水流量的限制,一般控制在100-200t/h。因此,該種沖洗方式的缺點(diǎn)在于沖洗流量過小,沖洗時(shí)間較長。

        1.1.3 方式三,旁通ABP,CEX至ADG沖洗

        該沖洗是利用APG002RF的冷卻水管線從CEX泵取水,向ADG水箱供水的沖洗方式。沖洗流量一般控制在150t/h。采用該沖洗時(shí)一般是由于ABP系統(tǒng)有故障,需要隔離,而切斷了CEX泵到ADG的供水。由除氧器到其他系統(tǒng)的沖洗方式與方式一和方式二類似。

        綜合這幾種沖洗方式,AHP和ARE的沖洗由CEX泵出口引水沖洗效果比較明顯,而由ADG重力引水充水,由于重力提供的動(dòng)力有限,流量有限,因此沖洗效果一般。建議,技改將除氧器循環(huán)泵(ADG001PO)的出口管道引一路到AHP系統(tǒng)入口,在沖洗時(shí),ADG001PO能提供除氧器到AHP的沖洗動(dòng)力,提高沖洗效果。而且,在大修停機(jī)期間,二回路的大循環(huán)冷卻,通過除氧循環(huán)泵引水至AHP,再返回到凝汽器的冷卻效果也比較顯著。二回路大循環(huán)方式見圖3。

        圖3 二回路大循環(huán)方式

        沖洗結(jié)束之后,蒸汽發(fā)生器的供水切至正常方式時(shí)(CEXABPADG給水泵AHPARE)時(shí),由CEX到其他系統(tǒng)的沖洗管線或回水管線由于高壓側(cè)發(fā)生了改變,因此也存在反向串水的風(fēng)險(xiǎn)。從AHP系統(tǒng)(主給水泵的出口壓力)到CEX母管(CEX泵的出口壓力);ABP系統(tǒng)(CEX泵的出口壓力)到凝汽器(凝汽器真空);ARE系統(tǒng)(主給水泵出口壓力)到凝汽器(凝汽器真空)。如果該類閥門誤動(dòng),一方面,將導(dǎo)致向蒸汽發(fā)生器的主給水或向除氧器的凝結(jié)水供水不足,特別是在滿功率的情況下;另一方面,將導(dǎo)致高壓源引到低壓設(shè)備,將導(dǎo)致低壓設(shè)備損壞。如主給水泵的壓頭傳遞到凝結(jié)水泵出口,或凝汽器。因此,建議在二回路水側(cè)沖洗結(jié)束后,實(shí)施運(yùn)行隔離,將該類電動(dòng)閥的電源斷開上鎖。

        1.2 二回路汽側(cè)沖洗

        二回路汽側(cè)是指GSS系統(tǒng)、AHP/ABP汽側(cè)、GCT-c系統(tǒng)和VVP系統(tǒng)。機(jī)組停運(yùn)時(shí)一般充氮?dú)獗pB(yǎng),因此腐蝕的程度和幾率沒有水側(cè)驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)上也未布置專門的沖洗管線。GSS系統(tǒng)和AHP、ABP汽側(cè)的沖洗一般是在功率運(yùn)行后,利用抽汽進(jìn)行吹掃,再將冷凝的抽汽排至凝汽器,利用ATE系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理;而GCT-c系統(tǒng)和VVP系統(tǒng)的沖洗則在主蒸汽母管在進(jìn)行暖管初期,開啟疏水袋向SEK的管線,將管道的臟水、雜質(zhì)等吹掃干凈。

        機(jī)組功率運(yùn)行后,再熱器和加熱器的疏水方式如下:在主蒸汽母管暖管期間,將GSS、ACO和AHP的疏水切換至凝汽器;當(dāng)?shù)竭_(dá)30%電功率時(shí),將部分疏水切換至正常方式(逐級(jí)自流),但最終的疏水仍切換至凝汽器;到到達(dá)50%電功率時(shí),將所有疏水均切換至正常方式(逐級(jí)自流或汽側(cè)疏水切換至水側(cè))。其具體流程見圖4。

        圖4 二回路汽側(cè)沖洗方式

        汽側(cè)的雜質(zhì)最終經(jīng)過蒸汽的吹掃,冷凝后進(jìn)入水回路。大部分的汽側(cè)回路能將冷凝水匯集到凝汽器,通過凝汽器的磁性過濾器和ATE的凈化床進(jìn)行處理。但是,①通過GCT-c進(jìn)入除氧器汽側(cè)回路的蒸汽冷凝后只能進(jìn)入除氧器。②6級(jí)高加到除氧器的疏水;這部分管線無法切換至凝汽器,不能通過ATE凈化。而只能通過APA泵入口過濾器和跨界管過濾器進(jìn)行過濾處理,從而很容易造成APA的各級(jí)過濾器(包括軸封水的磁性過濾器)壓差高,更換頻繁。

        GCT-c第四組閥門(GCT-c至除氧器)在大修后啟動(dòng)除了第一個(gè)閥ADG003VV調(diào)節(jié)開啟控制除氧器壓力,其他兩個(gè)閥門均為關(guān)閉狀態(tài),這兩個(gè)閥門ADG005/007VV均為無法進(jìn)行吹掃沖洗。當(dāng)機(jī)組功率運(yùn)行后如果發(fā)生停機(jī)不停堆或甩廠用電事件時(shí)將導(dǎo)致GCT-c的第四組閥動(dòng)作,管道異物將被吹掃進(jìn)入除氧器,從而堵塞主給水泵過濾器。

        2 二回路的供水

        增加APD泵后,二回路向蒸汽發(fā)生器的供水可以提前到RRA退出時(shí)。而且除氧器和AHP系統(tǒng)可以單獨(dú)沖洗和供水,因此,也不受CEX系統(tǒng)和ABP系統(tǒng)的限制。

        除氧器鐵離子沖洗合格后(小于100ppb)即可進(jìn)行加熱除氧,加熱過程中需要添加聯(lián)氨除氧和氨控制給水的PH值。加藥的位置當(dāng)除氧循環(huán)在運(yùn)行時(shí)則選擇在除氧循環(huán)泵的入口或當(dāng)APD泵小流量運(yùn)行時(shí)則選擇在APD泵的入口。一般而言,在凝結(jié)水泵未向除氧器供水時(shí),啟動(dòng)除氧循環(huán)泵能有效均勻除氧器左側(cè)和右側(cè)的水溫度和化學(xué)品質(zhì),從而能更有效的除氧。隨著除氧器的加熱,溫度開始升高(50-70°),而水中的氧含量依然偏高時(shí),化學(xué)性質(zhì)開始活躍,氧化反應(yīng)更加劇烈,產(chǎn)生大量的腐蝕產(chǎn)物,此時(shí)水質(zhì)更差(相比低溫時(shí))。直到水加熱到100°以上,除氧效果明顯,水中的氧含量開始降低達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),氧化反應(yīng)被遏制,腐蝕停止。此時(shí)應(yīng)維持除氧器的溫度在100以上,保持除氧狀態(tài)。另外,要求化學(xué)對除氧器水質(zhì)分析,如果水質(zhì)合格,蒸汽發(fā)生器即可切換由ADG供水;如果水質(zhì)不合格,則保持除氧器除氧狀態(tài),緩慢開啟進(jìn)行疏水閥進(jìn)行換水(熱水),直到水質(zhì)合格。

        除氧器向蒸汽發(fā)生器供水后,而需要解決的問題是對除氧器的供水。除氧器的供水存在多路:①向除氧器供水的SER管線,該管線與向凝汽器的SER供水管線來自不同的管網(wǎng);②凝結(jié)水泵經(jīng)過低壓加熱器的供水管線(該管線為正常的補(bǔ)水管線);③凝結(jié)水泵經(jīng)過APG002RF冷卻水管線返回到除氧器的供水管線;④通過ACO泵或GSS泵經(jīng)ABP到除氧器的供水管線(圖5)。

        圖5 除氧器補(bǔ)水方式

        對于第1種補(bǔ)水可以獨(dú)立于凝汽器、凝結(jié)水泵、ABP系統(tǒng)供水,但供水閥為手動(dòng)閥,控制不方便。第2種補(bǔ)水方式為正常的供水方式,可以將調(diào)節(jié)閥至自動(dòng),自動(dòng)控制除氧器的液位。但是要求凝結(jié)水泵、凝汽器和ABP系統(tǒng)可用。第3種補(bǔ)水方式可以在主控手動(dòng)調(diào)節(jié)流量,但受凝汽器和凝結(jié)水泵的限制,另外蒸汽發(fā)生器排污最好不用APG002RF熱交換器。第4種補(bǔ)水方式,同樣可以再主控控制補(bǔ)水流量,并且不受凝汽器和凝結(jié)水泵限制,但要求ABP系統(tǒng)可用。

        當(dāng)除氧器在凝汽器抽真空前進(jìn)行加熱除氧向蒸汽發(fā)生器供水,為了防止除氧器熱水進(jìn)入凝汽器而無法及時(shí)冷凝,損傷除氧器。要求將除氧器的溢流閥和排放閥(即ADG004/005VL)斷電上鎖。直到凝汽器抽真空后才可以解除該隔離。此期間需要嚴(yán)格控制除氧器水位,防止水位過高,而溢流閥無法開啟,除氧器安全閥動(dòng)作帶水排放。

        3 結(jié)論

        綜上所述,方家山常規(guī)島系統(tǒng)水側(cè)設(shè)計(jì)了多處接口,以CEX為發(fā)射狀可以向各個(gè)系統(tǒng)(ABP、AHP等)供水,二回路的沖洗和供水可以靈活多變。但是,正因?yàn)槿绱?,?dǎo)致高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)之間并非完全獨(dú)立(如CEX系統(tǒng)與AHP系統(tǒng)等)。另外,由除氧器為源向主給水泵、高壓加熱器等的沖洗完全靠重力,沖洗或冷卻效果不理想;因此也需要一些特殊連接管線及特殊的保護(hù)或安全措施。具體總結(jié)如下:

        1)建議在除氧器循環(huán)泵出口引管道到高壓加熱器入口,方便除氧器到高壓加熱器的沖洗;特別是在下行冷卻階段,方便建立大循環(huán)的冷卻;

        2)凝結(jié)水泵出口到高壓加熱器的電動(dòng)閥設(shè)置隔離及邏輯閉鎖,在沖洗結(jié)束后將電源斷開(切斷高壓和低壓系統(tǒng)的聯(lián)系);

        3)主給水回凝汽器的電動(dòng)閥設(shè)置隔離及邏輯閉鎖,在沖洗結(jié)束后將電源斷開(切斷高壓和低壓系統(tǒng)的聯(lián)系,以及保證蒸汽發(fā)生器的給水量);

        4)汽側(cè)的沖洗通過分成兩階段進(jìn)行,可以盡可能充分的將汽側(cè)管道進(jìn)行沖洗,最后通過凝汽器的過濾器過濾和ATE凈化。

        [責(zé)任編輯:王楠]

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