WR常规岛冷却水系统

第六章PWR常规岛冷却水系统

(广核第15章)6.1循环冷却水系统(广核15.1~15.2)6.1.1概述循环冷却水系统(简称循环水系统)的功能是通过两条独立的进水渠向每台机组的凝汽器和辅助冷却水系统提供冷却水(海水)，对每台机组所需的全部海水进行过滤，并对循环水进行氯化处理。循环水系统与下列系统及设备有关：(1)循环水过滤系统(2)循环水处理系统(3)阴极保护系统(4)循环水管系充水系统(5)凝汽器(6)二次滤网系统1/18/202316.1.2循环水及过滤系统1/18/202326.1.3循环水渠和管道1/18/202336.1.4循环水灌水系统1/18/202346.1.5联合泵站设备简介以大亚湾核电厂为例，联合泵站可分为下列两个主要部分：(1)进水，预过滤，细过滤；(2)泵房。泵站从建筑物南侧供水渠道直接取水，通过预过滤和细过滤设施同时向循环水泵和核岛重要生水系统水泵供水。每台机组的循环水管道又分成两个系列A和B，分别向三台凝汽器的半侧供水。1/18/202356.1.5.1预过滤设备

在每个系列的进水渠道中，按水流方向分别装设：粗滤网、闸板门及带有机械消除垃圾装置的拦污栅。粗滤网的栅格间隔为200mm，用于阻拦体积较大的漂浮物体进入泵站。闸板门的作用是：当泵站内部沟渠或滤网结构需要检修时，可将闸板门放下隔断海水；当设备正常运行时，则被取出储存在专用的井坑中。在闸板门滑动的框架上装有带喷嘴的母管，此母管与循环水处理系统相连接，用于向进口循环水中注射次氯酸钠。拦污栅的栅格间隔为50mm,栅格截面为40×8mm,垃圾清除耙的行走速度约为3.8m/min.拦污栅配备有垃圾清除器，清除器由装有耙齿的翻动水槽组成。每台拦污栅由下列主要部件组成：①一个栅格滤网：由下、中、上三部分组成，材料均为AISl316L不锈钢，用螺栓固定在预埋混凝土中的凸耳上。②一个滑行导向道，由AISl316L不锈钢材料制成。用螺栓固定在预埋混凝土中的凸耳上。③一个滑车。④一个装备好的耙子，带有与耙子同宽度的可翻水槽，用于收集垃圾等杂物。⑤驱动装置及限位开关。⑥一个用铰链装设的活板。滑车和耙子水槽组合件由一台卷扬机带动，组合件用两个绳扣通过一个减振器与钢丝绳相连接。每台拦污栅装配有一台浮子式差压计和一台气动差压计。它们控制垃圾清除器的运行周期：当拦污栅进出口压力损失达到一个规定数值时，垃圾耙就会启动运行，直到压力损失降到正常值为止。垃圾清除器亦可由定时回路控制，每隔480min启动垃圾耙一次，保持进出口压差在阈值以下即<0.12m水柱。1/18/202366.1.5.2细过滤设备(一次滤网)一次滤网为旋转鼓型滤网，滤网鼓中心轴线呈水平布置，滤网结构如右图所示，水自滤网外侧流向网内部，水中垃圾污物被留在网外圆表面。由于滤网以低速旋转，在滤网鼓外圆表面装设的倾斜角钢将垃圾带到水面以上。在图的右上角处装有冲洗喷嘴，高压水自喷嘴中喷出，将附着于滤网表面的垃圾清除，通过一排水沟道排走。每台滤网装有2台冲洗水泵。正常运行时，一台泵运行，一台泵备用。此外考虑到特殊海生物如水母等附着在网孔上不易清除，在冲洗回路中装设有一台升压泵。此种高压泵并不经常使用，只有在大量海生物附着于滤网表面不易清除时才投入使用。另外在冲洗水回路中还装有冲洗水滤网。滤网旋转速度有3档：低速、中速、高速，其速度分别为2.5m/min、10m/min、20m/min。在滤网的内外两侧装有压差计(浮子式和气动式压头损失指示器)，以测量滤网两侧的压差。滤网的工作压差分三级：一级为20cm水柱，二级为30cm水柱，三级为50cm水柱。当滤网在一级压差下工作时，它从低速转变为中速运转，在二级压差下工作时，从中速转变为高速运转，同时启动冲洗水的升压泵。鼓型旋转滤网与我国目前火电站常用的链式滤网相比较，具有下列特点：(1)当保护凝汽器冷却面积不受污染成为主要问题时，一项安全准则是选用滤网网眼尺寸约等于1/6凝汽器管子的内径。大亚湾凝汽器钛管内径约为24mm，故选用3×3mm网孔尺寸，符合这一安全准则，能避免凝汽管由于污染而被迫停下清理；(2)滤网鼓的直径随潮位变化辐度加大而增大(大亚湾为15m)。(3)能适用于大流量。(4)滤网鼓速度可以变化，当用较快速度旋转时，可以处理较多的浮悬物；(5)在滤网进出口压差增大时，滤网鼓的驱动功率不增加；(6)与链式滤网相比较，鼓型滤网可用较浅的井坑；(7)鼓型滤网的转动与静止部分的密封采用压力式密封，密封性能较好；(8)鼓型滤网可靠性较好；(9)鼓型滤网的维修工作可以进行得更快更省。1/18/20237旋转滤网反冲洗系统1/18/202386.1.5.3

循环冷却水泵1.系统布置

大亚湾核电厂循环水泵系统的布置为每台机组配备两台循环水泵，水泵与凝汽器采用单元连接方式。每台汽轮机有三台凝汽器，每台凝汽器水室又被分割为两个独立的水室，每台水泵与三台凝汽器水室的一半连接形成独立的回路。两台水泵采用两条压力管道输送循环水到汽轮机厂房，这两条压力管道之间无任何管道连接，整个循环水系统形成无阀门回路。

1/18/202392.循环水泵大亚湾核电厂循环水泵采用英国NEIAllen公司生产的垂直布置混流式水泥蜗壳水泵，与国产金属蜗壳(50ZLQ-50型)循环水泵比较，立式水泥蜗壳型水泵具有下列特点：(1)水泵蜗壳与进水通道均为混凝土浇制，从鼓型旋转滤网出口到水泵叶轮进口处形成进水通道，整个通道的型线和尺寸由制造厂通过模型试验确定，施工中由制造厂提供木模图纸，在香港一家NEI的工厂中加工成木模部件运到工地来装配成整个木模后，才进行安装和浇灌混凝土，因而能保证良好的进水水力特性。需要指出的是：在循环水泵的进水通道上，通道断面由方形收缩变为圆形，形成收敛形混凝土弯头。此种结构可消除滞流区及旋蜗，因而可避免带入空气造成的振动及海生物的沉积和污染。(2)水泥蜗壳无腐蚀，无振动，不需要大量的维修工作。(3)水泵轴承与海水隔离，油润滑磨损小，温度检查方便，使用寿命至少十年，维修简便。(4)泵轴在机械密封处装有轴套，因此处于干燥状态，不与海水接触，无腐蚀。(5)检查维修方便简单,无重的荷载,检查时不需要解体,一般5~7年大修一次。(6)与海水接触的金属部件均用防海水腐蚀的不锈钢或不锈铸铁(静止部件)制作，结构较简单且转速较低，故运行可靠性较高。1/18/202310离心式或或混流式式水泵的的优点这里还需需要指出出的是：：水泵叶叶轮型式式在国外外多采用用离心式式(法国国Bergeron厂厂)和混混流式(英国NEIAllen厂)，而国国内较多多地采用用轴流式式(50ZLQ-50型水泵泵)。与与轴流式式水泵相相比，离离心式或或混流式式水泵具具有下列列优点：：(1)轴轴流式叶叶轮对进进水方式式更为敏敏感，因因为其大大部分作作功是在在叶轮进进口处完完成，不不正确的的进水方方式可导导致压头头-流量量曲线的的改变、、效率的的降低和和工况的的不稳定定，往往往会产生生振动和和噪音，，这是轴轴流泵的的一个缺缺点，而而离心式式或混流流式水泵泵正是克克服了此此缺点。。(2)此此种水泵泵的特点点为大流流量低扬扬程，其其比转速速范围为为80~250。在水水泵以比比转速为为函数的的最大效效率曲线线中，当当比转速速从60~80开始，，水泵的的效率逐逐步下降降，大亚亚湾循环环水泵的的比转速速为95.5(混凝土土蜗壳立立式泵的的设计中中一般70~125)，而国国产50ZLQ-50型轴流流式循环环水泵的的比转速速为156左右右，因而而效率较较低。(3)轴流流式水泵需需要有更大大的NPSH值(对对相同的流流量和压头头而言)。。因而轴流流式水泵的的叶轮需要要装设在比比离心式和和混流式叶叶轮更低的的位置。(4)在相相同的压头头下，离心心式和混流流式水泵中中水流速度度较低，这这可减轻腐腐蚀和浸蚀蚀现象。当当用海水冷冷却时，这这一点尤为为重要。1/4/2023116.1.5.4核核岛重要生生水泵(EssentialServiceSystem)核岛重要生生水泵属于于核岛重要要生水系统统，其安全全等级为三三级，其功功能为向核核岛设备冷冷却水系统统内的冷却却器不间断断地供给冷冷却水。每每台机组配配备有四台台核岛重要要生水水泵泵，它们布布置在两台台循环水泵泵之间的井井坑内，每每台泵占有有一个井坑坑，彼此间间相互隔离离。水泵进水来来自鼓型滤滤网出口通通往循环水水泵入口的的通道上。。每两台核核岛重要生生水泵的出出水管并联联在一起，，通过一条条输水管输输水到核岛岛厂房。每每台机组装装有两条输输水管。1/4/2023126.1.5.5消消防水泵消防水泵的的容量设计计准则为：：用4台泵泵瞬间提供供常规岛需需用的最大大消防水量量。按汽机机主油箱起起火事故计计算，大亚亚湾核电厂厂需要的消消防水量为为1043m3/h，加上上同时几个个水龙带耗耗用水量为为200m3/h，总共共需用消防防水量为1243m3/h。(不不考虑两台台机组同时时发生上述述设计基准准事故。)每台台泵泵出出口口均均装装有有再再循循环环管管，，因因此此不不管管需需用用的的流流量量大大小小，，水水泵泵均均能能安安全全运运行行。。四台台消消防防水水泵泵均均安安装装在在联联合合泵泵站站内内。。每每台台机机组组的的两两台台消消防防水水泵泵装装在在两两个个邻邻近近滤滤网网侧侧的的核核岛岛重重要要生生水水泵泵坑坑内内。。消防水水源为为大容积的混混凝土池。每每两台泵共用用一个混凝土土池。此混凝凝土池亦布置置在联合泵站站内的滤网区区，消防水源源由饮用水系系统供给，再再由生水系统统作备用。当当淡水储存用用尽，饮用水水和生水系统统都供不上淡淡水时，在迫迫切需要的紧紧急情况下，，通过打开与与核岛重要生生水系统的连连接阀，也可可以用海水直直接供给消防防水泵用水。。1/4/2023136.1.6循循环冷冷却水水处理理为防止止海生生物在在凝汽汽器和和管沟沟内滋滋生，，对循循环水水进行行氯化化处理理是有有效的的措施施。但但目前前国内内外广广泛采采用的的还有有机械械处理理的方方法，，即胶胶球清清洗凝凝汽器器管子子和二二次滤滤网装装置。。实践践经验验证明明，滨滨海电电站如如采用用机械械处理理方法法，必必须与与氯化化处理理相结结合才才能收收到预预期效效果。。6.1.6.1循循环水水氯化化处理理方式式海水氯氯化可可通过过以下下三种种方式式来实实现：：1)直直接加加氯处处理；；2)用用次氯氯酸钠钠溶液液处理理；3)就就地注注入电电解海海水产产生的的次氯氯酸钠钠溶液液。1/4/2023146.1.6.2循环环水氯化化处理化化学反应应式经过考察察表明，，以上三三种过程程具有十十分接近近的效果果，都取取决于溶溶液中形形成的次次氯酸，，这种次次氯酸构构成对海海生物的的主抑制制剂。当氯溶解解于水中中时它的的水解化化学反应应式如下下：Cl2+H2O→H++Cl－+HOCl次氯酸分分解产生生氢和次次氯酸离离子：HOCl→H++OCl－在这些反反应式中中出现三三种形式式可用的的氯，它它们是：：氯离子子Cl，，未离子子化的次次氯酸HOCl及次氯氯酸离子子OCI－。此三种种形式以以平衡状状态存在在，其相相互间比比例取决决于溶液液的pH值和温温度。此此外不管管引进的的方式如如何，是是气体氯氯还是次次氯酸，，其相互互间比例例是相同同的。当pH为为2~7时，HOCI占绝对对优势；；当pH＝7.4时，，HOCl和OCl－大致相等等；在pH>7.4时时，OCl－的比例增增大。当当pH=8.0~8.5(这这是海水水的一般般情况)和海水水温度达达15℃℃时，所所有的氯氯离子趋趋于消失失。此时时等值活活性氯化化物由下下列混合合物组成成：以次次氯酸钠钠形式出出现的次次氯酸离离子(OCl－)(约为为80%)和次次氯酸(HOCl)(约为20%)。当pH≥9.5时时所有的的可用氯氯以次氯氯酸离子子(OCl－)的方式式出现。。当NaCl溶液液被电解解时，产产生下列列总反应应式：NaCl+H2O→NaOCl+H2NaOCl+H2O→HOCl+NaOHHOCI→H++OCl－重要的产产物为次次氯酸HOCl及次氯氯酸离子子(OCl)。。这两种种产物能能进入有有机生物物体内，，破坏其其生态机机制，从从而能有有效地防防止循环环冷却水水回路中中的海生生物滋长长。1/4/2023156.1.6.3氯氯化化处处理理对对环环境境的的影影响响循环环水水氯氯化化浓浓度度以以达达到到何何种种程程度度为为最最佳佳?这这取取决决于于三三方方面面因因素素：：(1)能能控控制制海海生生物物的的滋滋生生；；(2)经经济济方方面面的的考考虑虑；；(3)环环境境保保护护方方面面的的考考虑虑。。法国EDF曾会会同环保保部和工工业部针针对循环环水氯化化处理进进行过各各种试验验，旨在在对每一一座海滨滨电站氯氯化处理理确定出出最低有有效的氯氯化水平平。自1979年以以来，EDF在在Graveline电站曾曾进行过过循环水水氯化处处理对生生态影响响的长期期试验。。试验结结果认为为：当循循环水中中活性氯氯浓度达达1ppm左右右时，能能有效地地控制海海生物的的生长。。在Graveline电站站，循环环水的Cl2浓度限制制在0.8ppm而在在香港青青山B站站，Cl2浓度则控控制在1.25ppm。试验研究究表明，，含氯浓浓度在此此水平下下，在距距离循环环水排水水口较远远处，氯氯化浓度度迅速降降低，对对海域微微生物及及藻类无无显著影影响。1/4/2023166.1.6.4就就地注注入电电解海海水产产生的的次氯氯酸钠钠溶液液系统统流程程1/4/2023176.2辅辅助助冷却却水系系统(广核15.3)6.2.1概概述辅助冷冷却水水系统统的功功能是是为常常规岛岛闭路路冷却却水系系统冷冷却器器和凝凝汽器器真空空系统统真空空泵封封水冷冷却器器提供供过滤滤了的的海水水作为为冷却却水之之用。。冷却却水泵泵、滤滤网等等主要要设计计均布布置于于汽机机房低低层的的地坑坑内。。6.2.2系系统描描述1/4/2023186.2.2系系统描描述每台汽汽轮发发电机机组设设有一一套辅辅助冷冷却水水系统统，向向其常常规岛岛闭路路冷却却水系系统的的水冷冷却器器和凝凝汽器器真空空泵轴轴封水水冷却却器提提供冷冷却水水。水水源为为循环环水进进水暗暗沟内内的海海水。。大亚湾湾核电电厂该该系统统共设设置辅辅助冷冷却水水泵四四台，，均为为半容容量，，平时时两台台运行行，两两台备备用。。每条条循环环水暗暗沟接接有辅辅助冷冷却水水泵两两台。。海水水经辅辅助冷冷却水水泵升升压后后，送送经能能自动动清洗洗的滤滤网，，然后后提供供常规规岛闭闭路冷冷却水水系统统的三三台半半容量量水冷冷却器器以及及凝汽汽器真真空泵泵轴封封水冷冷却器器。从从这些些冷却却器排排出的的海水水排入入汽机机房内内主凝凝汽器器循环环水排排水暗暗沟，，送返返大海海。大亚湾湾核电电厂该该系统统的设设计压压力为为0.5MPa，设设计温温度为为40℃。。辅助冷冷却水水泵的的进出出口跨跨接有有水位位开关关，它它与电电动机机联锁锁，防防止泵泵在未未充水水情况况下起起动。。常规岛岛闭路路冷却却水系系统的的水温温控制制依靠靠该系系统的的温度度控制制阀调调节旁旁路水水量，，并不不依靠靠调节节辅助助冷却却水水水量，，因除除盐水水温度度低些些对其其冷却却的辅辅助设设备(如水水泵轴轴封的的冷却却)并并无坏坏处。。大亚湾湾核电电厂该该系统统设计计考虑虑海水水正常常温度度为23℃℃，最最高温温度为为33℃。。1/4/2023196.2.3系统运运行6.2.3.1起动辅助冷却水水泵分别与与循环水进进水暗沟相相接，暗沟沟则由循环环水泵供水水。在正常情况况下，与暗暗沟相接的的辅助冷却却水泵中，，每沟有一一台泵投入入运行，另另一台备用用，两泵间间具有联锁锁。当泵体内已已充水、水水泵出口阀阀已全开的的情况下，，即由手动动起动冷却却水泵。此此时另一台台接于同一一暗沟上的的水泵即自自动处于备备用状态。。当以下情情况出现时时，备用泵泵将能自动动投入运行行：运行泵出口口压力过低低(备用泵泵在迟5秒秒后投入)；运行泵停止止运行；接于另一暗暗沟上的两两泵均停止止运行；向另一暗沟沟供水的循循环水泵停停止运行。。6.2.3.2停役运行人员在在必要时可可以通过手手动按钮停停止辅助冷冷却水泵的的运行，此此时本系统统的冷却水水即告中断断。1/4/2023206.3常常规岛闭闭路冷却水水系统(广核15.4)6.3.1概述常规岛发电电主、辅机机械设备中中有不少在在运行过程程中会发热热。例如汽汽机组的轴轴承、发电电机的定子子和转子、、主给水泵泵组、负荷荷开关等，，它们运行行时发出的的热量必须须直接或间间接地排给给冷却水，，以便使其其工作温度度不致过高高，保证长长期安全运运行，为此此必须设置置常规岛闭闭路冷却水水系统。为为了防止冷冷却器结垢垢，本系统统中的冷却却水采用除除盐水，并并让它闭路路循环，以以便重复使使用，保证证除盐水的的质量。受受热升温后后的除盐冷冷却水，在在专用除盐盐水冷却器器中用海水水冷却，降降温后再参参加循环。。此外，系系统还向海海边循环水水泵电动机机的空气冷冷却器供应应冷却水，，向厂内空空气压缩机机系统及辅辅助给水系系统除氧器器供应冷却却水。1/4/2023216.3.2系系统流程程本系统除除盐水的的循环依依靠冷却却水泵来来提供动动力。冷冷却水泵泵从高位位除盐水水箱吸入入水，从从水泵出出口依次次流经除除盐水冷冷却器、、流量控控制发讯讯孔板后后送往各各路负荷荷。图上上仅示出出一些主主要负荷荷，如励励磁机及及整流器器的空气气冷却器器、发电电机氢冷冷却器、、定子水水冷却器器、调节节抗燃液液冷却器器、汽轮轮机组冷冷油器、、发电机机空侧密密封油冷冷却器、、氢侧密密封油冷冷却器、、发电机机母线冷冷却器。。负荷开开关冷却却器、主主给水泵泵的各种种冷却器器、循环环水泵电电动机空空气冷却却器、空空压机冷冷却器、、辅助给给水除氧氧器冷却却器以及及取样冷冷却器等等。1/4/2023226.3.3系系统运行6.3.3.1正常运运行本系统的正常常运行是：系系统冷却水用用二台冷却