第六章-循环冷却水系统

2024/11/61一、概述1、总布置滨海电站的循环冷却水系统（简称循环水系统）三回路系统，其标高布置，是确定厂区标高的两个主要决定因素之一。（1）厂区地坪的标高应位于千年一遇的最高潮位以上，以避免特大潮水淹没厂区的危险。（2）将凝汽器布置在适当标高的位置上，使得循环水回路中有适当的虹吸效应，并使电站基建投资和循环水用电消耗都比较合理。也就是综合考虑基建投资和运行费用后选定最优的标高。2024/11/62大亚湾核电站的布置为：厂区标高为+6.50mPRD（珠江水面基准），汽机厂房底层标高采用+6.70mPRD，凝汽器底座布置在+6.70mPRD上，而凝汽器水室最高点标高则为13.550m。在正常潮位下循环水回路中考虑到管渠的阻力以后，虹吸高度约为7m。大亚湾核电站循环水系统平面布置如图所示。图中CM为海水进水渠道，PX为联合泵站，HX为制氯站，MX为汽机厂房，CD为混凝土海水输送管道及排水沟道，CC为虹吸井，冷却水通过虹吸井后排入明渠流入海中。2024/11/63海水进口联合泵站虹吸井汽机厂房制氯站排水沟2024/11/642、系统构成循环冷却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2024/11/653、设计性能大亚湾核电站的汽轮发电机组在最大连续出力（MCR－Maximumcontinuousrating）983.8MW下，所有加热器系列全部运行时，凝汽量为829.41kg/s，加上排入凝汽器的其它方面的蒸汽和疏水132.034kg/s，则总出口凝结水量为961.168kg/s。每台循环水泵的额定流量为22.482m3/s，其中供辅助冷却水系统的水量为0.48m3/s，供3台凝汽器的水量为22.002m3/s。在额定流量下循环水泵扬程为16m水柱。在凝汽器钛管中循环水的平均流速为2.44m/s。2024/11/66二、联合泵站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。2024/11/671、循环水过滤系统循环水过滤系统可分成预过滤设备及细过滤设备（即一次滤网）。（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，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。

2024/11/68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：

——一个栅格滤网：由下、中、上三部分组成，材料均为AISI316L不锈钢，用螺栓固定在预埋混凝土中的凸耳上；

——一个滑行导向道，由AISI316L不锈钢材料制成。用螺栓固定在预埋混凝土中的凸耳上；

——一个滑车；

——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；

——驱动装置及限位开关；

——一个用铰链装设的活板。2024/11/69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480分钟启动垃圾耙一次，保持进出口压差在阈值以下，即小于0.12米水柱。2024/11/610（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。在图中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。2024/11/611

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。

2024/11/6122、循环冷却水泵（1）系统布置

大亚湾核电站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。2024/11/613（2）循环水泵大亚湾核电站循环水泵采用英国NEIAllen公司生产的垂直布置混流式水泥蜗壳水泵，其结构如图所示。1-泵叶轮；2-泵顶盖；3-叶轮与泵壳体密封环；4-混凝土蜗壳；5-预埋的座底环带支柱；6-底脚螺丝；7-机械密封；8-减速齿轮；9-变速箱内泵推力轴承和上导向轴承；10-轴承支架；11-泵轴下导向轴承；12-电动机

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循环水泵由一减速齿轮箱驱动，驱动水泵的电动机为感应式，电压为6.6kV，空负荷时转速为750rpm。

电动机为空冷密闭循环，空气在冷却器内冷却，冷却水为来自常规岛闭路冷却水系统的除盐水。来自除盐水生产系统的澄清过滤水通往循环水泵的机械轴封，用于防止海水泄漏，在进行机械密封维修时，可用两个充气橡皮圈密封，将其与海水隔离。2024/11/615与国产金属蜗壳循环水泵比较，立式水泥蜗壳型水泵具有下列特点：

——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，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漩涡，因而可避免带入空气造成的振动及海生物的沉积和污染；

——水泥蜗壳无腐蚀，无振动，不需要大量的维修工作；

——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；

——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；

——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；

——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。2024/11/616（3）核岛重要生水泵核岛重要生水泵属于核岛重要生水系统，其安全等级为三级，其功能为向核岛设备冷却水系统内的冷却器不间断地供给冷却水。每台机组配备有四台核岛重要生水水泵，它们布置在两台循环水泵之间的井坑内，每台泵占有一个井坑，彼此间相互隔离。水泵进水来自鼓型滤网出口通往循环水泵入口的通道上。每两台核岛重要生水泵的出水管并联在一起，通过一条输水管输水到核岛厂房。每台机组装有两条输水管。

2024/11/617（4）消防水泵消防水泵的容量设计准则为：用4台泵瞬间提供常规岛需用的最大消防水量。按汽机主油箱起火事故计算，大亚湾核电站需要的消防水量为1043m3／h，加上同时几个水龙带耗用水量为200m3/h，总共需用消防水量为1243m3／h（不考虑两台机组同时发生上述设计基准事故）。每台泵出口均装有再循环管，因此不管需用的流量大小，水泵均能安全运行。四台消防水泵均安装在联合泵站内。每台机组的两台消防水泵装在两个邻近滤网侧的核岛重要生水泵坑内。消防水水源为大容积的混凝土池。每两台泵共用一个混凝土池。此混凝土池亦布置在联合泵站内的滤网区，消防水源由饮用水系统供给，再由生水系统作备用。当淡水储存用尽，饮用水和生水系统都供不上淡水时，在迫切需要的紧急情况下，通过打开与核岛重要生水系统的连接阀，也可以用海水直接供给消防水泵用水。2024/11/6183、循环冷却水处理为防止海生物在凝汽器和管沟内滋生，对循环水进行氯化处理是有效的措施。但目前国内外广泛采用的还有机械处理的方法，即胶球清洗凝汽器管子和二次滤网装置。实践经验证明，滨海电站如采用机械处理方法，必须与氯化处理相结合才能收到预期效果。

2024/11/619（1）循环水氯化处理海水氯化可通过以下三种方式来实现：

——直接加氯处理；

——用次氯酸钠溶液处理；

——就地注入电解海水产生的次氯酸钠溶液。2024/11/620运行经验表明，以上三种过程具有十分接近的效果，都取决于溶液中形成的次氯酸，这种次氯酸构成对海生物的主抑制剂。当氯溶解于水中时它的水解化学反应式如下：C12+H20→H++C1－+HOCl次氯酸分解产生氢和次氯酸离子：HOCl→H++OCl－在这些反应式中出现三种形式可用的氯，它们是：氯离子Cl，未离子化的次氯酸HOCl及次氯酸离子OCI。此三种形式以平衡状态存在，其相互间比例取决于溶液的pH值和温度。此外不管引进的方式如何，是气体氯还是次氯酸，其相互间化例是相同的。2024/11/621当pH为2～7时，HOCl占绝对优势；当pH＝7.4时，HOCl和OCl大致相等；在pH>7.4时，OCl的比例增大。当pH=8.0～8.5（这是海水的一般情况）和海水温度达15℃时，所有的氯离子趋于消失。此时等值活性氯化物由下列混合物组成：以次氯酸钠形式出现的次氯酸离子（OCl，约为80％）和次氯酸（HOCl，约为20％）。当pH≥9.5时所有的可用氯以次氯酸离子（OCl）的方式出现。当NaCL溶液被电解时，产生下列总反应式：NaCl+H2O→NaOCl+H2NaOCl＋H2O→HOCl+NaOHHOCI→H++OCl－

重要的产物为次氯酸HOCl及次氯酸离子（OCl）。这两种产物能进入有机生物体内，破坏其生活机制，从而能有效地防止循环冷却水回路中的海生物滋长。2024/11/622（2）氯化站的描述大亚湾循环水氯化处理采用就地电解海水产生次氯酸钠溶液的方法。

简述如下：每台的次氯酸盐发生器由2套独立的50%容量的电解系列组成。2套系列并联装设，每套设备能生产83kg/h活性氯。每套电解系统由14个组件（每个组件有20个电解单元）组成。在其中将直流电流通过海水电解以产生次氯酸钠和氢。产生的次氯酸盐的数量与流过电解单元的电量成正比。2024/11/623两台海水供给泵中一台进行，一台备用，供给每台机组的两个电解系列需要的海水。海水经过一个滤网送到电解设备当中。海水供给泵由核岛重要生水泵回路供水。当运行泵发生故障被迫停运时，备用泵自动启动投入运行。直流电流由一台整流机组供给，每台次氯酸盐发生器装有一台整流机组。整流机组装6.6kV交流电转变为直流电流。循环水处理系统主要设备安装在制氯站建筑物内，共装有4套次氯酸盐发生器和4台整流机组，其容量为每套发生器生产线具有83kg/h活性氯溶液的能力。

2024/11/624需要的次氯酸盐溶液流量根据正常运行中各种泵的流量进行计算。

——循环水泵2台循环水泵运行流量为：22.482×2=44.964m3/s

——

过滤器冲洗泵每台鼓型旋转滤网有1台过滤器冲洗泵运行，其总流量为2×0.079=0.158m3/s

——

核岛重要生水泵1台核岛重要生水泵运行，其流量为0.944m3/s因此，总的流量为44.964+0.158+0.944=44.046m3/s≈166000m3/h2024/11/625次氯酸盐溶液的浓度为1gr/L，因此海水供给泵的流量应为166m3/h。为使上述各系统中的海水中氯浓度达1ppm，由次氯酸溶液进入次氯酸盐贮存箱中，在箱中氢被分离出来，经过电动鼓风机用空气进行稀释，然后从烟囱排出。次氯酸盐溶液从贮存箱中用泵抽出，经过西氯酸盐注射管线注射到循环水中。注射管线在循环水进水渠道闸板门框上。贮存箱装有液位控制系统及阀门，它们将箱中液位保持在预定的水平上。每个贮存箱装有2