张保国，麻敬伟，李铁峰

（山东核电有限公司，山东烟台 265116）

某核电站循环水系统压力注水设计改进分析

张保国，麻敬伟，李铁峰

（山东核电有限公司，山东烟台 265116）

介绍了某核电机组循环水系统的基本情况，分析指出该系统未进行加压注水设计，可能受潮位影响而延缓机组启动。在对循环水管线及关联设备进行分析及初步热力估算的基础上，给出了循环水管道压力注水及停机期间小流量循环的路径。

核电站；循环水系统；加压注水；热力估算；小流量循环

1 循环水系统概况

循环水作为热阱，通过向凝汽器提供冷却水，将汽轮机排出的乏汽冷凝为水。循环水系统主要功能是向常规岛汽轮机凝汽器及其辅助设备提供冷却水。循环水系统采用单元制供水系统，每台机组配3台循环水泵、2条压力供水管、1座虹吸井、1条双孔循环水排水沟。循环水泵运行方式为：夏、春、秋季3泵运行，冬季2泵运行。从循环水管道吸取海水冷却汽轮机厂房闭式冷却水系统热交换器，开式冷却水系统从凝汽器C进水管道取水，通过电动滤水器过滤和开式泵增压后流经闭式水热交换器，然后将海水通过凝汽器C冷却水排放管道排放至虹吸井。在B／C循环水母管设置DN 150mm管道，在运行期间向加氯系统提供海水介质。从前水室入口接出一路海水DN 150mm管线，用以冷却机组疏水扩容器的回水，在疏水扩容器停机期间，包括机组供暖系统的回水［1］。

设置水室真空泵，在启动和运行期间用于去除凝汽器水室中的空气和不凝结气体。在启动循环水泵之前，循环水系统中的空气必须被抽干净，以防在系统启动过程中形成水锤；在运行循环水之前，所有空气必须通过充满水来去除。当确认水室顶部充满水后，2台凝汽器水室抽真空系统泵投入运行，在循环水系统中形成真空。位于凝汽器真空抽取罐中的高真空探测仪表，在探测到高度真空信号后，通过关闭真空泵来控制充水过程，真空泵在充水完成后继续运行以吸出运行中产生的空气［2］。

因部分流道标高处于海平面以上，循环水管路的自动排气阀会破坏真空，单一使用水室真空泵充水并建立虹吸时间较长。

另外，在一期循环水泵房设置4台海水淡化取水泵，每机2台，从前池取水后加压供海水淡化厂房，为海水淡化提供水源。相关设备见表1，系统流程如图1所示。

表1 相关设备

2 改进方法

若要实现加压注水，考虑现有设备情况，一是利用鼓网冲洗水泵的返水，加注至循环水管道，二是考虑从就近的海水淡化泵出口经循环水泵出口排气阀（改造）后接入，可进一步加快注水流量。

从蝶阀间海水淡化管线切开，利用法兰对接，形成正式管线接至DN 300mm母管，再以分支的方式接至A／B／C泵出口自动排气阀前。

2.1 连接路径

利用循环水泵房2台海水淡化提升泵出口，接至循环泵出口液控蝶阀后的排气孔处自动排气阀前。

（1）在蝶阀间（附近）形成1路DN 300mm母管，母管两端各设1个隔离阀（衬胶）。

（2）在母管高点开口接排气阀，低点接放水阀。

（3）在母管开口接3个支管经截止阀接至循环水泵出口蝶阀后自动排气阀前。

2.2 安装要求

（1）管线承压参考原海水淡化出口管线设计等级，与之匹配。

图1 改造前系统流程

（2）管线需采用防腐材料，阀门应安装在便于操作的位置。

（3）管线应根据现场位置按规范3～4m增加一支架，可靠牢固。

（4）将自动排气阀接短管位置提升1m左右，自动排气阀功能不变。

（5）将海水淡化管线通过阀门接入排气孔上游，与排气孔并列。后续可以交叉打开对管路排气，并利用阀门开度控制循环水母管压力。

（6）管线连接及布置尽可能考虑永临结合。＃2机组亦考虑上述方案。

2.3 改进后的注水过程

关闭循环水泵出口阀和凝汽器出口阀，开始压力注水，启动水室真空泵，待所有高点排气阀见水，循环水回水管道经潮位回注虹吸井至满水。启动循环泵，打开循环水泵出口阀，打开凝汽器出口阀，建立循环。改进后系统流程如图2所示。

3 热量计算

3.1 热量估算

在停机或者冷试期间，根据设计热力输入估算最大可产生热量，具体见表2。

3.2 各种方式组合下可带走热量（含水力损失）

循环水泵房管系和开式水管系建立水力模型，DN 2400mm以上循环水管道水阻忽略不计。

图2 改进后系统流程

表2 停机／冷试期间主要负荷

计算表明，供水管道中的DN 150 mm管道和DN 200mm管道进出口、阀门、管道是最大阻力件，水，并联运行效果不好，但可通过控制总阀防止鼓网冲洗水泵过负荷。估算5台泵同时运行总流量为1500m3／h，冷却水温升9℃，带走热量15MW。

（2）鼓网冲洗水泵和海水淡化泵供开式泵试运。开式水泵投运时，由于开式泵流量远大于鼓网冲洗水泵和海水淡化取水提升泵，开式泵、鼓网冲洗水泵、海水淡化取水提升泵同时运行，开式泵从循环水管廊取水，会造成鼓网冲洗水泵、海水淡化取水提升泵出口背压降低而超出泵的设计流量。占总流阻的70%～90%。

前文所述3种计算工况下，泵流量都微超设计流量，流过板换的水量不及正常流量（1950m3／h）的一半，冷却水侧换热效果降低更多，会造成闭式冷却水系统（TCS）进口和出口水温高于夏季预想温度44℃和35℃。

3台鼓网冲洗水泵单台泵流量为260m3／h，总流量为780m3／h，对应扬程为45m，DN 150mm段阻力占总管阻的92%。冷却水温升9℃，带走热量8.1MW。

只运转2台海水淡化取水提升泵，单台泵流量为590m3／h，总流量为1180m3／h，对应扬程为23.4 m，DN 200mm段阻力占总管阻的70.9%。冷却水温升9℃，带走热量12MW。

3.3 鼓网冲洗水泵和海水淡化泵支持开式泵运行

（1）3台鼓网冲洗水泵和2台海水淡化取水提升泵同时向开式泵供水，由于鼓网冲洗水泵扬程高于海水淡化取水提升泵近2倍，鼓网冲洗水泵供到循环水管廊里的水会妨碍海水淡化取水提升泵供

4 综合比选

机组启动之前，依次启动海水淡化泵或（和）鼓网冲洗水泵向循环水压力管道注水，待循环水进排水管道和凝汽器注满水，即可进行第1台循环水泵启动操作。在停机检修期间，当循环水泵不具备启动条件时，可以用海水淡化泵或（和）鼓网冲洗水泵向循环水注水循环，带走停机热源的热量，并产生低流量循环防止微生物滋生。

按照以下方式注水和开式循环：（1）鼓网冲洗水泵经B／C循环水蝶阀出口进入循环水流道，再为开式泵流道供冷却水。开式水泵停电，被介质冲转。（2）在上述基础上，接入海水淡化泵。开式水泵间断投运，或采用开式水泵出口阀节流控制。

综合比较见表3。由表3所知，单纯利用鼓网冲洗水泵亦可满足换热需要，但流动阻力较大，对设备运行不利，可根据热负荷进一步控制流量，降低流速。如果实施海水淡化泵接入，将进一步增大流量，降低单纯利用鼓网冲洗水泵的压力，又加快了注水速度，也可用于大修后注水，或者整组启动前或停机

表3 综合比较

后的冷却，且设备运行更加灵活，建议固化为正式设计。缺点是施工难度较大，采购和安装工期长。

5 结束语

结合现场实际并考虑后续运行和保养，3种循环水压力管道注水方式，多样化的系统组合，有利于系统运行；加快了循环水注水速度，优化了系统启动；为冷试及启动停机期间提供冷却水源，节约了厂用电；海水流动扰动，利于阻止海生物生成。

［1］贲岳，高学贞，韩磊，等.电厂循环水供水系统事故水锤过程的仿真研究［J］.供水技术，2009（5）：26-29.

［2］刘涛.热力发电厂循环水系统空管启动分析［J］.华电技术，2009，31（8）：33-35.

（本文责编：白银雷）

TK 79

：B

：1674-1951（2015）05-0009-03

张保国（1979—），男，山东莱芜人，工程师，从事核电厂调试方面的工作（E-mail：zhangbaoguo＠sdnpc.com）。

2014-11-27；

2015-03-22