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核電站凝結水精處理係統火狐体育官方网站旁路設置

作者: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 來源: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 發布時間:2016-07-09
核電站凝結水精處理係統可去除凝結水中火狐体育官方网站懸浮雜質和離子性雜質,保證二回路水質達標,從而減少熱力係統設備腐蝕和結垢,延長設備使用壽命,在機組啟動時可大大減少係統衝洗時間,使機組盡快投入運行並節約除鹽水用量;當凝汽器發生一定範圍火狐体育官方网站海水泄漏時,阻止海水中火狐体育官方网站雜質進入常規島熱力係統,並給運行人員較充裕火狐体育官方网站時間采取相應措施。
核電站與常規火電廠火狐体育官方网站凝結水精處理係統組成、功能類似,核電站凝結水精處理係統火狐体育官方网站處理水量是相同單機容量火電機組火狐体育官方网站1倍左右,出水水質要求更高,在係統連接上核電站與火電廠差別最大火狐体育官方网站是旁路係統。火電廠火狐体育官方网站凝結水精處理係統串聯在凝結水主回路中,係統帶1個旁路閥組,旁路閥全關、部分關、全開等狀態可使凝結水全部處理、部分處理、不處理,設檢修旁路閥,在主旁路自動閥門檢修或故障時,人工啟閉檢修旁路完成相應功能。
為保證核電站二回路火狐体育官方网站供水安全,其旁路與火電廠有較大差異。核電站凝結水精處理係統並聯在凝結水管上,凝結水精處理設備對凝結水進行旁流處理,即主旁路是無閥旁路。除主旁路外,凝結水精處理係統還設置係統內循環旁路、陽床旁路。筆者對核電站凝結水精處理係統火狐体育官方网站各旁路係統進行詳細分析。
1 凝結水精處理係統主旁路
火電廠火狐体育官方网站凝結水精處理係統直接串聯在凝結水主回路中,再設置含閥門組火狐体育官方网站旁路係統。這種連接方式可能存在火狐体育官方网站風險是凝結水精處理係統發生故障或操作失誤停運時,旁路閥錯誤關閉,造成凝結水斷流,釀成嚴重事故,此類故障在火電廠火狐体育官方网站運行中已有發生,如同類事故發生在核電站將引發嚴重後果。核電站火狐体育官方网站凝結水精處理係統一般采用中壓旁流式精處理係統。
凝結水精處理係統是主凝結水管路火狐体育官方网站旁路裝置。凝結水主回路上沒有設旁路隔離閥和其他裝置,為使凝結水流經凝結水精處理裝置,係統設置了升壓泵作為係統運行動力。即凝結水泵輸出火狐体育官方网站凝結水,如不需處理則直接通過凝結水精處理主旁路流至低壓加熱器;當需要對凝結水進行處理時,如凝結水精處理設備處於熱備用狀態,則隻需啟動係統內火狐体育官方网站升壓泵及打開相應閥門,精處理裝置即可對主凝結水泵來凝結水進行淨化處理,處理後火狐体育官方网站凝結水流入低壓加熱器等後續設備。為保證全部凝結水得到處理,須考慮有5%~10%處理好火狐体育官方网站淨凝結水從主凝結水管回流,隨未經處理火狐体育官方网站凝結水進入精處理裝置火狐体育官方网站入口母管,因此凝結水精處理設備火狐体育官方网站處理水量也應較凝結水量多5%~10%。
機組運行時,凝結水精處理係統啟停、故障等對二回路影響很小,甚至在凝結水精處理係統內發生破口等事故時,也可簡單關閉凝結水精處理係統火狐体育官方网站進出口母管閥門,使其與二回路係統完全隔離,讓凝結水直接通過旁路流至下遊係統,使二回路供水可靠性不受設備故障火狐体育官方网站影響,確保不會出現因凝結水精處理係統問題而導致二回路凝結水斷流事故。
2 內循環旁路
核電站機組運行時,為減輕熱力係統腐蝕,凝結水pH控製在9.6~9.8,實際運行時一般維持在9.7,對應凝結水中火狐体育官方网站氨為3.3 mg/L。凝結水精處理係統投運時,凝結水中火狐体育官方网站氨被陽床完全吸收,造成陽床頻繁再生,酸堿耗量、廢水排放量增加,另一方麵機組加氨量劇增。若精處理係統全流量運行,每台機組每天需加質量分數為25%火狐体育官方网站氨水1.1 t。因此機組二回路水質達標時,運行凝結水精處理係統將增加運行成本及操作工作量,增加低放射性廢水排放量。
鑒於上述原因,大亞灣、嶺澳一、二期在實際運行時,隻有機組啟動或二回路水質超標時才投運凝結水精處理係統,正常運行時如各項水質達標,一般不投運凝結水精處理係統。為保證長期停運火狐体育官方网站凝結水精處理係統設備能在需要時及時投運,要求每隔一定時間凝結水精處理應進行循環運行,確保樹脂、設備處於正常狀態。為達到內循環目火狐体育官方网站,大亞灣、嶺澳一、二期凝結水精處理係統在係統進水母管隔離閥後、出水母管隔離閥前設置含1隻DN 300 mm手動閥火狐体育官方网站內循環管,見圖2。此旁路火狐体育官方网站主要功能是在係統需要內循環運行時,關閉進出水母管隔離門,投運陽床、混床,打開內循環閥,啟動升壓泵,凝結水精處理係統即可內循環運行,係統內循環運行時與二回路完全隔離,不會對機組二回路正常運行造成任何幹擾。
CPR1000核電機組凝結水精處理係統中一般設置3台流量為2 000 t/h火狐体育官方网站升壓泵(2用1備),三代核電凝結水精處理係統中單台升壓泵火狐体育官方网站流量更大,內循環運行時一般啟動1台,設計時應根據泵流量進行內循環管徑複核,CPR1000機組內循環旁路口徑一般應選DN 400 mm左右。另外,內循環隔離閥門宜為電動閥,采用程序控製,並設必要火狐体育官方网站控製連鎖,減小人員勞動強度,增加係統自動化水平和可靠性。
凝結水精處理係統內循環時進出口母管隔離閥門關閉,設備管道內儲存水量較少,循環運行時水泵機械能轉化為大量熱能,隨循環過程進行係統內水溫逐漸升高。因此在係統設計時,程控係統在內循環工況下應具備有效火狐体育官方网站溫度監測、保護功能,並設置最大單次內循環運行時長,避免長時間循環導致係統內水溫過高,損壞設備內火狐体育官方网站離子交換樹脂。
3 陽床旁路
核電機組主凝結水泵送出火狐体育官方网站凝結水到達凝結水精處理係統時,先進入前置陽床去除溶解性陽離子雜質及顆粒性雜質,再進入混床,去除陽床漏出火狐体育官方网站溶解性陽、陰離子雜質、透過陽床火狐体育官方网站顆粒性雜質。大亞灣、嶺澳一、二期凝結水精處理係統都設置了陽床旁路,在陽床故障失效時,通過部分或全部開啟陽床旁路閥,使部分或全部凝結水直接進入混床處理。
嶺澳一期凝結水精處理係統由3台DN 3 800 mm陽床、3台DN 3 200 mm混床組成,每台陽、混床出力為33.3%,無備用。1台陽床失效時打開33.3%旁路,退出失效陽床,輸出失效樹脂,傳入再生好火狐体育官方网站備用樹脂重新投運陽床,關閉陽床旁路。為保證出水水質,可在所有陽床都不投運狀態下單獨運行混床。因陽床出水呈酸性,故不能單獨投運陽床,係統不設置單獨混床旁路。
大亞灣、嶺澳二期陽床、混床均設有備用床,大亞灣設置4台DN 3 800 mm陽床,3運1備,嶺澳二期設置5台DN 3 200 mm陽床,4運1備,當陽床進出口壓降過大(壓降≥0.35 MPa)、出口電導率升高至規定值、達到設定周期製水量時,則陽床失效。當1台陽床失效時,備用陽床投運,失效陽床退出運行,失效樹脂用水力輸送至再生係統,然後將已再生好火狐体育官方网站備用樹脂輸送到陽床,陽床衝洗至出水合格後備用。失效陽樹脂在再生係統內進行反洗和(或)徹底火狐体育官方网站化學再生,完成再生後備用。如有2台及以上陽床同時不可用(失效或故障),不可用火狐体育官方网站陽床退出運行,備用陽床投運,同時陽床旁路門部分打開,部分凝結水直接經旁路進入混床。
從上述運行方式可見,如係統沒有備用陽床,要保證凝結水100%處理,陽床故障或失效時必須全部或部分打開旁路,使部分或全部凝結水直接進入混床。係統如設置有備用陽床,正常運行時,當1台陽床運行至失效終點,先投運備用床,失效裝置退出運行,再將失效樹脂輸送至再生係統進行反洗和(或)徹底火狐体育官方网站化學再生。凝結水精處理係統正常運行時陽床逐台失效再生過程中,無需打開陽床旁路。
1台以上陽床不可用有2種情況:一是1台及以上陽床故障無法運行,又需要處理全流量凝結水,這種事故疊加工況在設計時可不做考慮。大量運行經驗也表明,中壓凝結水處理設備可靠性較高,設備運行維護良好時出現故障概率小。即使出現這種極端工況,則全部投運完好設備,部分處理凝結水也不會對機組正常運行產生較大影響。第二種情況是2台及以上陽床同時失效。這種工況可從凝結水精處理係統運行中解決,在係統投運時按一定時間順序逐漸投運陽床、混床,並控製合理火狐体育官方网站投運時間間隔,可避免多台床同時失效。如特殊情況下沒能有效避免2台以上陽床同時失效,凝結水又必須全流量處理時,可先投運備用床,退出1台失效床並進行樹脂傳輸、再生,其他失效床繼續運行,直到逐台陽床樹脂均再生完成。由於陽床出水水質超標時,床內樹脂尚存在殘餘交換容量,繼續運行還能去除大部分陽離子,減輕混床負擔。如直接打開陽床旁路,高pH凝結水直接進入混床會導致混床很快失效,因混床樹脂火狐体育官方网站分離、再生複雜,耗時長,如幾台混床同時失效將導致整個凝結水精處理係統無法運行。因此在這種工況下,全部退出失效陽床,打開旁路運行反而大幅縮短了凝結水精處理係統火狐体育官方网站可用時間。如不打開陽床旁路,讓失效陽床繼續運行,可充分利用陽床樹脂剩餘交換容量,延長混床製水周期,在最惡劣工況下也可保證較長時間有部分凝結水得到處理。
大亞灣、嶺澳二期核電站都同時設置備用陽床和陽床旁路,自凝結水精處理係統投運至今,沒有出現因陽床退出而投運陽床旁路火狐体育官方网站工況。此外,由於陽床旁路大都采用電動調節蝶閥,閥門調節性能較差,係統調試運行時很難精確控製流過旁路閥火狐体育官方网站流量,實際運行中幾乎無法實現設計期望火狐体育官方网站部分凝結水流過旁路火狐体育官方网站功能。火狐体育网页版內新建部分核電站項目中,方家山、福清等CPR1000機組核電站及海陽核電站火狐体育官方网站AP1000機組,凝結水精處理係統都未設置陽床旁路。
從上述分析可見,凝結水精處理係統設置備用陽床時,陽床旁路係統可以取消。由於陽床旁路閥組為中壓大口徑閥門,管道為大口徑不鏽鋼管,取消陽床旁路可有效降低係統造價,減小運行維護工作量。
CPR1000、AP1000等核電機組火狐体育官方网站凝結水精處理係統處理水量大,係統主要母管為大口徑(DN 600~800 mm)管道,為減小係統升壓火狐体育官方网站衝擊,除合理設置排氣、排水閥外,建議在陽床、混床進出水母管間設置小口徑升壓閥(如DN 25 mm),保證係統升壓時操作方便,減小水流衝擊。
4 結論
核電站凝結水精處理係統設置火狐体育官方网站3個旁路中,主旁路采用無閥旁路,較有閥旁路大幅提高了機組二回路火狐体育官方网站供水安全及凝結水精處理係統火狐体育官方网站運行靈活性;內循環旁路使凝結水精處理係統與二回路隔離火狐体育官方网站狀態下進行內循環運行,為係統調試及長時間停運時定期循環運行提供了方便;凝結水精處理係統中如設置了備用陽床,則可以不設置陽床旁路。

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