5常規(guī)島冷卻水系統(tǒng)解讀課件

第五章PWR常規(guī)島冷卻水系統(tǒng)(2)5.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)5.1.1概述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)(簡稱循環(huán)水系統(tǒng))的功能是通過兩條獨(dú)立的進(jìn)水渠向每臺機(jī)組的凝汽器和輔助冷卻水系統(tǒng)提供冷卻水(海水)，對每臺機(jī)組所需的全部海水進(jìn)行過濾，并對循環(huán)水進(jìn)行氯化處理。循環(huán)水系統(tǒng)與下列系統(tǒng)及設(shè)備有關(guān)：(1)循環(huán)水過濾系統(tǒng)(2)循環(huán)水處理系統(tǒng)(3)陰極保護(hù)系統(tǒng)(4)循環(huán)水管系充水系統(tǒng)(5)凝汽器(6)二次濾網(wǎng)系統(tǒng)12/11/20221第五章PWR常規(guī)島冷卻水系統(tǒng)(2)5.1循環(huán)冷卻水系5.1.2循環(huán)水及過濾系統(tǒng)12/11/202225.1.2循環(huán)水及過濾系統(tǒng)12/10/202225.1.3聯(lián)合泵站以大亞灣核電廠為例，聯(lián)合泵站可分為下列兩個主要部分：(1)進(jìn)水，預(yù)過濾，細(xì)過濾；(2)泵房。泵站從建筑物南側(cè)供水渠道直接取水，通過預(yù)過濾和細(xì)過濾設(shè)施同時向循環(huán)水泵和核島重要生水系統(tǒng)水泵供水。每臺機(jī)組的循環(huán)水管道又分成兩個系列A和B，分別向三臺凝汽器的半側(cè)供水。5.1.3.1循環(huán)水過濾系統(tǒng)循環(huán)水過濾系統(tǒng)可分成預(yù)過濾設(shè)備及細(xì)過濾設(shè)備(即一次濾網(wǎng))。1.預(yù)過濾設(shè)備

在每個系列的進(jìn)水渠道中，按水流方向分別裝設(shè)：粗濾網(wǎng)、閘板門及帶有機(jī)械消除垃圾裝置的攔污柵。粗濾網(wǎng)的柵格間隔為200mm，用于阻攔體積較大的漂浮物體進(jìn)入泵站。閘板門的作用是：當(dāng)泵站內(nèi)部溝渠或?yàn)V網(wǎng)結(jié)構(gòu)需要檢修時，可將閘板門放下隔斷海水；當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時，則被取出儲存在專用的井坑中。在閘板門滑動的框架上裝有帶噴嘴的母管，此母管與循環(huán)水處理系統(tǒng)相連接，用于向進(jìn)口循環(huán)水中注射次氯酸鈉。攔污柵的柵格間隔為50mm,柵格截面為40×8mm,垃圾清除耙的行走速度約為3.8m/min.攔污柵配備有垃圾清除器，清除器由裝有耙齒的翻動水槽組成。每臺攔污柵由下列主要部件組成：①一個柵格濾網(wǎng)：由下、中、上三部分組成，材料均為AISl316L不銹鋼，用螺栓固定在預(yù)埋混凝土中的凸耳上。②一個滑行導(dǎo)向道，由AISl316L不銹鋼材料制成。用螺栓固定在預(yù)埋混凝土中的凸耳上。③一個滑車。④一個裝備好的耙子，帶有與耙子同寬度的可翻水槽，用于收集垃圾等雜物。⑤驅(qū)動裝置及限位開關(guān)。⑥一個用鉸鏈裝設(shè)的活板?；嚭桶易铀劢M合件由一臺卷揚(yáng)機(jī)帶動，組合件用兩個繩扣通過一個減振器與鋼絲繩相連接。每臺攔污柵裝配有一臺浮子式差壓計(jì)和一臺氣動差壓計(jì)。它們控制垃圾清除器的運(yùn)行周期：當(dāng)攔污柵進(jìn)出口壓力損失達(dá)到一個規(guī)定數(shù)值時，垃圾耙就會啟動運(yùn)行，直到壓力損失降到正常值為止。垃圾清除器亦可由定時回路控制，每隔480min啟動垃圾耙一次，保持進(jìn)出口壓差在閾值以下即<0.12m水柱。12/11/202235.1.3聯(lián)合泵站以大亞灣核電廠為例，聯(lián)合泵站可分為下列兩2.細(xì)過濾設(shè)備(一次濾網(wǎng))一次濾網(wǎng)為旋轉(zhuǎn)鼓型濾網(wǎng)，濾網(wǎng)鼓中心軸線呈水平布置，濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)如右圖所示，水自濾網(wǎng)外側(cè)流向網(wǎng)內(nèi)部，水中垃圾污物被留在網(wǎng)外圓表面。由于濾網(wǎng)以低速旋轉(zhuǎn)，在濾網(wǎng)鼓外圓表面裝設(shè)的傾斜角鋼將垃圾帶到水面以上。在圖的右上角處裝有沖洗噴嘴，高壓水自噴嘴中噴出，將附著于濾網(wǎng)表面的垃圾清除，通過一排水溝道排走。每臺濾網(wǎng)裝有2臺沖洗水泵。正常運(yùn)行時，一臺泵運(yùn)行，一臺泵備用。此外考慮到特殊海生物如水母等附著在網(wǎng)孔上不易清除，在沖洗回路中裝設(shè)有一臺升壓泵。此種高壓泵并不經(jīng)常使用，只有在大量海生物附著于濾網(wǎng)表面不易清除時才投入使用。另外在沖洗水回路中還裝有沖洗水濾網(wǎng)。濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)速度有3檔：低速、中速、高速，其速度分別為2.5m/min、10m/min、20m/min。在濾網(wǎng)的內(nèi)外兩側(cè)裝有壓差計(jì)(浮子式和氣動式壓頭損失指示器)，以測量濾網(wǎng)兩側(cè)的壓差。濾網(wǎng)的工作壓差分三級：一級為20cm水柱，二級為30cm水柱，三級為50cm水柱。當(dāng)濾網(wǎng)在一級壓差下工作時，它從低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴龠\(yùn)轉(zhuǎn)，在二級壓差下工作時，從中速轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)，同時啟動沖洗水的升壓泵。鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)與我國目前火電站常用的鏈?zhǔn)綖V網(wǎng)相比較，具有下列特點(diǎn)：(1)當(dāng)保護(hù)凝汽器冷卻面積不受污染成為主要問題時，一項(xiàng)安全準(zhǔn)則是選用濾網(wǎng)網(wǎng)眼尺寸約等于1/6凝汽器管子的內(nèi)徑。大亞灣凝汽器鈦管內(nèi)徑約為24mm，故選用3×3mm網(wǎng)孔尺寸，符合這一安全準(zhǔn)則，能避免凝汽管由于污染而被迫停下清理；(2)濾網(wǎng)鼓的直徑隨潮位變化輻度加大而增大。(3)能適用于大流量。(4)濾網(wǎng)鼓速度可以變化，當(dāng)用較快速度旋轉(zhuǎn)時，可以處理較多的浮懸物；(5)在濾網(wǎng)進(jìn)出口壓差增大時，濾網(wǎng)鼓的驅(qū)動功率不增加；(6)與鏈?zhǔn)綖V網(wǎng)相比較，鼓型濾網(wǎng)可用較淺的井坑；(7)鼓型濾網(wǎng)的轉(zhuǎn)動與靜止部分的密封采用壓力式密封，密封性能較好；(8)鼓型濾網(wǎng)可靠性較好；(9)鼓型濾網(wǎng)的維修工作可以進(jìn)行得更快更省。12/11/202242.細(xì)過濾設(shè)備(一次濾網(wǎng))一次濾網(wǎng)為旋轉(zhuǎn)5.1.3.2循環(huán)冷卻水泵1.系統(tǒng)布置

大亞灣核電廠循環(huán)水泵系統(tǒng)的布置為每臺機(jī)組配備兩臺循環(huán)水泵，水泵與凝汽器采用單元連接方式。每臺汽輪機(jī)有三臺凝汽器，每臺凝汽器水室又被分割為兩個獨(dú)立的水室，每臺水泵與三臺凝汽器水室的一半連接形成獨(dú)立的回路。兩臺水泵采用兩條壓力管道輸送循環(huán)水到汽輪機(jī)廠房，這兩條壓力管道之間無任何管道連接，整個循環(huán)水系統(tǒng)形成無閥門回路。2.循環(huán)水泵大亞灣核電廠循環(huán)水泵采用英國NEIAllen公司生產(chǎn)的垂直布置混流式水泥蝸殼水泵，與國產(chǎn)金屬蝸殼(50ZLQ-50型)循環(huán)水泵比較，立式水泥蝸殼型水泵具有下列特點(diǎn)：(1)水泵蝸殼與進(jìn)水通道均為混凝土澆制，從鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)出口到水泵葉輪進(jìn)口處形成進(jìn)水通道，整個通道的型線和尺寸由制造廠通過模型試驗(yàn)確定，施工中由制造廠提供木模圖紙，在香港一家NEI的工廠中加工成木模部件運(yùn)到工地來裝配成整個木模后，才進(jìn)行安裝和澆灌混凝土，因而能保證良好的進(jìn)水水力特性。需要指出的是：在循環(huán)水泵的進(jìn)水通道上，通道斷面由方形收縮變?yōu)閳A形，形成收斂形混凝土彎頭。此種結(jié)構(gòu)可消除滯流區(qū)及旋蝸，因而可避免帶入空氣造成的振動及海生物的沉積和污染。(2)水泥蝸殼無腐蝕，無振動，不需要大量的維修工作。(3)水泵軸承與海水隔離，油潤滑磨損小，溫度檢查方便，使用壽命至少十年，維修簡便。(4)泵軸在機(jī)械密封處裝有軸套，因此處于干燥狀態(tài)，不與海水接觸，無腐蝕。(5)檢查維修方便簡單,無重的荷載,檢查時不需要解體,一般5~7年大修一次。(6)與海水接觸的金屬部件均用防海水腐蝕的不銹鋼或不銹鑄鐵(靜止部件)制作，結(jié)構(gòu)較簡單且轉(zhuǎn)速較低，故運(yùn)行可靠性較高。12/11/202255.1.3.2循環(huán)冷卻水泵1.系統(tǒng)布置12/15.1.3.3核島重要生水泵(EssentialServiceSystem)這里還需要指出的是：水泵葉輪型式在國外多采用離心式(法國Bergeron廠)和混流式(英國NEIAllen廠)，而國內(nèi)較多地采用軸流式(50ZLQ-50型水泵)。與軸流式水泵相比，離心式或混流式水泵具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)軸流式葉輪對進(jìn)水方式更為敏感，因?yàn)槠浯蟛糠肿鞴κ窃谌~輪進(jìn)口處完成，不正確的進(jìn)水方式可導(dǎo)致壓頭-流量曲線的改變、效率的降低和工況的不穩(wěn)定，往往會產(chǎn)生振動和噪音，這是軸流泵的一個缺點(diǎn)，而離心式或混流式水泵正是克服了此缺點(diǎn)。(2)此種水泵的特點(diǎn)為大流量低揚(yáng)程，其比轉(zhuǎn)速范圍為80~250。在水泵以比轉(zhuǎn)速為函數(shù)的最大效率曲線中，當(dāng)比轉(zhuǎn)速從60~80開始，水泵的效率逐步下降，大亞灣循環(huán)水泵的比轉(zhuǎn)速為95.5(混凝土蝸殼立式泵的設(shè)計(jì)中一般70~125)，而國產(chǎn)50ZLQ-50型軸流式循環(huán)水泵的比轉(zhuǎn)速為156左右，因而效率較低。(3)軸流式水泵需要有更大的NPSH值(對相同的流量和壓頭而言)。因而軸流式水泵的葉輪需要裝設(shè)在比離心式和混流式葉輪更低的位置。(4)在相同的壓頭下，離心式和混流式水泵中水流速度較低，這可減輕腐蝕和浸蝕現(xiàn)象。當(dāng)用海水冷卻時，這一點(diǎn)尤為重要。核島重要生水泵屬于核島重要生水系統(tǒng)，其安全等級為三級，其功能為向核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)內(nèi)的冷卻器不間斷地供給冷卻水。每臺機(jī)組配備有四臺核島重要生水水泵，它們布置在兩臺循環(huán)水泵之間的井坑內(nèi)，每臺泵占有一個井坑，彼此間相互隔離。水泵進(jìn)水來自鼓型濾網(wǎng)出口通往循環(huán)水泵入口的通道上。每兩臺核島重要生水泵的出水管并聯(lián)在一起，通過一條輸水管輸水到核島廠房。每臺機(jī)組裝有兩條輸水管。12/11/202265.1.3.3核島重要生水泵(EssentialServ5.1.3.4消防水泵消防水泵的容量設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：用4臺泵瞬間提供常規(guī)島需用的最大消防水量。按汽機(jī)主油箱起火事故計(jì)算，大亞灣核電廠需要的消防水量為1043m3/h，加上同時幾個水龍帶耗用水量為200m3/h，總共需用消防水量為1243m3/h。(不考慮兩臺機(jī)組同時發(fā)生上述設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故。)每臺泵出口均裝有再循環(huán)管，因此不管需用的流量大小，水泵均能安全運(yùn)行。四臺消防水泵均安裝在聯(lián)合泵站內(nèi)。每臺機(jī)組的兩臺消防水泵裝在兩個鄰近濾網(wǎng)側(cè)的核島重要生水泵坑內(nèi)。消防水水源為大容積的混凝土池。每兩臺泵共用一個混凝土池。此混凝土池亦布置在聯(lián)合泵站內(nèi)的濾網(wǎng)區(qū)，消防水源由飲用水系統(tǒng)供給，再由生水系統(tǒng)作備用。當(dāng)?shù)畠Υ嬗帽M，飲用水和生水系統(tǒng)都供不上淡水時，在迫切需要的緊急情況下，通過打開與核島重要生水系統(tǒng)的連接閥，也可以用海水直接供給消防水泵用水。為防止海生物在凝汽器和管溝內(nèi)滋生，對循環(huán)水進(jìn)行氯化處理是有效的措施。但目前國內(nèi)外廣泛采用的還有機(jī)械處理的方法，即膠球清洗凝汽器管子和二次濾網(wǎng)裝置。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，濱海電站如采用機(jī)械處理方法，必須與氯化處理相結(jié)合才能收到預(yù)期效果。5.1.4循環(huán)冷卻水處理12/11/202275.1.3.4消防水泵消防水泵的容量設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：用5.1.4.1循環(huán)水氯化處理海水氯化可通過以下三種方式來實(shí)現(xiàn)：1)直接加氯處理；2)用次氯酸鈉溶液處理；3)就地注入電解海水產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液。經(jīng)過考察表明，以上三種過程具有十分接近的效果，都取決于溶液中形成的次氯酸，這種次氯酸構(gòu)成對海生物的主抑制劑。當(dāng)氯溶解于水中時它的水解化學(xué)反應(yīng)式如下：Cl2+H2O→H++Cl－+HOCl次氯酸分解產(chǎn)生氫和次氯酸離子：HOCl→H++OCl－在這些反應(yīng)式中出現(xiàn)三種形式可用的氯，它們是：氯離子Cl，未離子化的次氯酸HOCl及次氯酸離子OCI－。此三種形式以平衡狀態(tài)存在，其相互間比例取決于溶液的pH值和溫度。此外不管引進(jìn)的方式如何，是氣體氯還是次氯酸，其相互間比例是相同的。當(dāng)pH為2~7時，HOCI占絕對優(yōu)勢；當(dāng)pH＝7.4時，HOCl和OCl－大致相等；在pH>7.4時，OCl－的比例增大。當(dāng)pH=8.0~8.5(這是海水的一般情況)和海水溫度達(dá)15℃時，所有的氯離子趨于消失。此時等值活性氯化物由下列混合物組成：以次氯酸鈉形式出現(xiàn)的次氯酸離子(OCl－)(約為80%)和次氯酸(HOCl)(約為20%)。當(dāng)pH≥9.5時所有的可用氯以次氯酸離子(OCl－)的方式出現(xiàn)。當(dāng)NaCl溶液被電解時，產(chǎn)生下列總反應(yīng)式：NaCl+H2O→NaOCl+H2NaOCl→H2O→HOCl+NaOHHOCI→H++OCl－重要的產(chǎn)物為次氯酸HOCl及次氯酸離子(OCl)。這兩種產(chǎn)物能進(jìn)入有機(jī)生物體內(nèi)，破壞其生態(tài)機(jī)制，從而能有效地防止循環(huán)冷卻水回路中的海生物滋長。12/11/202285.1.4.1循環(huán)水氯化處理海水氯化可通過以下三5.1.4.2氯化處理對環(huán)境的影響循環(huán)水氯化濃度以達(dá)到何種程度為最佳?這取決于三方面因素：(1)能控制海生物的滋生；(2)經(jīng)濟(jì)方面的考慮；(3)環(huán)境保護(hù)方面的考慮。法國EDF曾會同環(huán)保部和工業(yè)部針對循環(huán)水氯化處理進(jìn)行過各種試驗(yàn)，旨在對每一座海濱電站氯化處理確定出最低有效的氯化水平。自1979年以來，EDF在Graveline電站曾進(jìn)行過循環(huán)水氯化處理對生態(tài)影響的長期試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為：當(dāng)循環(huán)水中活性氯濃度達(dá)1ppm左右時，能有效地控制海生物的生長。在Graveline電站，循環(huán)水的Cl2濃度限制在0.8ppm而在香港青山B站，Cl2濃度則控制在1.25ppm。試驗(yàn)研究表明，含氯濃度在此水平下，在距離循環(huán)水排水口較遠(yuǎn)處，氯化濃度迅速降低，對海域微生物及藻類無顯著影響。12/11/202295.1.4.2氯化處理對環(huán)境的影響循環(huán)水氯化濃5.2輔助冷卻水系統(tǒng)5.2.1概述輔助冷卻水系統(tǒng)的功能是為常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)冷卻器和凝汽器真空系統(tǒng)真空泵封水冷卻器提供過濾了的海水作為冷卻水之用。冷卻水泵、濾網(wǎng)等主要設(shè)計(jì)均布置于汽機(jī)房低層的地坑內(nèi)。5.2.2系統(tǒng)描述12/11/2022105.2輔助冷卻水系統(tǒng)5.2.1概述12/10/205.2.2系統(tǒng)描述每臺汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)有一套輔助冷卻水系統(tǒng)，向其常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的水冷卻器和凝汽器真空泵軸封水冷卻器提供冷卻水。水源為循環(huán)水進(jìn)水暗溝內(nèi)的海水。大亞灣核電廠該系統(tǒng)共設(shè)置輔助冷卻水泵四臺，均為半容量，平時兩臺運(yùn)行，兩臺備用。每條循環(huán)水暗溝接有輔助冷卻水泵兩臺。海水經(jīng)輔助冷卻水泵升壓后，送經(jīng)能自動清洗的濾網(wǎng)，然后提供常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的三臺半容量水冷卻器以及凝汽器真空泵軸封水冷卻器。從這些冷卻器排出的海水排入汽機(jī)房內(nèi)主凝汽器循環(huán)水排水暗溝，送返大海。大亞灣核電廠該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為0.5MPa，設(shè)計(jì)溫度為40℃。輔助冷卻水泵的進(jìn)出口跨接有水位開關(guān)，它與電動機(jī)聯(lián)鎖，防止泵在未充水情況下起動。常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的水溫控制依靠該系統(tǒng)的溫度控制閥調(diào)節(jié)旁路水量，并不依靠調(diào)節(jié)輔助冷卻水水量，因除鹽水溫度低些對其冷卻的輔助設(shè)備(如水泵軸封的冷卻)并無壞處。大亞灣核電廠該系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮海水正常溫度為23℃，最高溫度為33℃。12/11/2022115.2.2系統(tǒng)描述每臺汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)有一套輔助冷卻5.2.3系統(tǒng)運(yùn)行5.2.3.1起動輔助冷卻水泵分別與循環(huán)水進(jìn)水暗溝相接，暗溝則由循環(huán)水泵供水。在正常情況下，與暗溝相接的輔助冷卻水泵中，每溝有一臺泵投入運(yùn)行，另一臺備用，兩泵間具有聯(lián)鎖。當(dāng)泵體內(nèi)已充水、水泵出口閥已全開的情況下，即由手動起動冷卻水泵。此時另一臺接于同一暗溝上的水泵即自動處于備用狀態(tài)。當(dāng)以下情況出現(xiàn)時，備用泵將能自動投入運(yùn)行：運(yùn)行泵出口壓力過低(備用泵在遲5秒后投入)；運(yùn)行泵停止運(yùn)行；接于另一暗溝上的兩泵均停止運(yùn)行；向另一暗溝供水的循環(huán)水泵停止運(yùn)行。5.2.3.2停役運(yùn)行人員在必要時可以通過手動按鈕停止輔助冷卻水泵的運(yùn)行，此時本系統(tǒng)的冷卻水即告中斷。12/11/2022125.2.3系統(tǒng)運(yùn)行5.2.3.1起動12/10/20225.3常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)5.3.1概述常規(guī)島發(fā)電主、輔機(jī)械設(shè)備中有不少在運(yùn)行過程中會發(fā)熱。例如汽機(jī)組的軸承、發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子、主給水泵組、負(fù)荷開關(guān)等，它們運(yùn)行時發(fā)出的熱量必須直接或間接地排給冷卻水，以便以其工作溫度不致過高，保證長期安全運(yùn)行，為此必須設(shè)置常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)。為了防止冷卻器結(jié)垢，本系統(tǒng)中的冷卻水采用除鹽水，并讓它閉路循環(huán)，以便重復(fù)使用，保證除鹽水的質(zhì)量。受熱升溫后的除鹽冷卻水，在專用除鹽水冷卻器中用海水冷卻，降溫后再參加循環(huán)。此后，系統(tǒng)還向海邊循環(huán)水泵電動機(jī)的空氣冷卻器供應(yīng)冷卻水，向廠內(nèi)空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)供應(yīng)冷卻水。12/11/2022135.3常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)5.3.1概述常規(guī)島5.3.2系統(tǒng)流程本系統(tǒng)除鹽水的循環(huán)依靠冷卻水泵來提供動力。冷卻水泵從高位除鹽水箱吸入水，從水泵出口依次流經(jīng)除鹽水冷卻器、流量控制發(fā)訊孔板后送往各路負(fù)荷。圖上僅示出一些主要負(fù)荷，如勵磁機(jī)及整流器的空氣冷卻器、發(fā)電機(jī)氫冷卻器、定子水冷卻器、調(diào)節(jié)抗燃液冷卻器、汽輪機(jī)組冷油器、發(fā)電機(jī)空側(cè)密封油冷卻器、氫側(cè)密封油冷卻器、發(fā)電機(jī)母線冷卻器。負(fù)荷開關(guān)冷卻器、主給水泵的各種冷卻器、循環(huán)水泵電動機(jī)空氣冷卻器、空壓機(jī)冷卻器、輔助給水除氧器冷卻器以及取樣冷卻器等。12/11/2022145.3.2系統(tǒng)流程本系統(tǒng)除鹽水的循環(huán)依靠冷卻水泵來5.3.3系統(tǒng)運(yùn)行5.3.3.1正常運(yùn)行本系統(tǒng)的正常運(yùn)行是：系統(tǒng)冷卻水用二臺冷卻水泵唧送，全部除鹽冷卻水由二臺冷卻器進(jìn)行冷卻，使除鹽水溫度自43.5℃下降至38℃。5.3.3.2特殊穩(wěn)定運(yùn)行當(dāng)汽輪機(jī)組掉閘時，本系統(tǒng)仍維持運(yùn)行。除鹽冷卻水低水溫時，在被冷介質(zhì)(如潤滑油)溫度的作用下，溫控元件將減少該冷卻器(如冷油器)的除鹽冷卻水量，使被冷介質(zhì)溫度維持在正常范圍。此時過剩的除鹽冷卻水將流經(jīng)諸負(fù)荷冷卻器的旁路而進(jìn)入冷卻水泵吸入側(cè)。對輔助冷卻裝置(如水泵的密封水)來說，除鹽冷卻水低水溫是無害的。5.3.3.3特殊短期運(yùn)行水路泄漏：少量泄漏時，將由常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)經(jīng)高位水箱送入補(bǔ)給水補(bǔ)充之。如補(bǔ)給水量超過3.6m3/h時將報警。電源變化：在電流、電壓的正常變化范圍內(nèi)，不會影響本系統(tǒng)的運(yùn)行。三臺冷卻水泵同時運(yùn)行：這種運(yùn)行方式只有在用備用泵切換工作泵的短時過程中才會發(fā)生，此時多余水量經(jīng)旁路閥自動送回冷卻水泵吸入側(cè)。三臺除鹽水冷卻器并聯(lián)運(yùn)行：這種運(yùn)行方式也只有在用備用冷卻器切換工作冷卻器的短時過程中才會出現(xiàn)。由于系統(tǒng)熱容量大，溫度不致有過大變化。單泵運(yùn)行：在起動或停泵過程才會出現(xiàn)單泵的短時運(yùn)行情況。此時總流量約為額定總流量的75%。5.3.3.4起動與正常停運(yùn)正常起動前，要求輔助冷卻水系統(tǒng)先向本系統(tǒng)的除鹽水冷卻器供給海水。輔助冷卻水系統(tǒng)也應(yīng)處于工作狀態(tài)。應(yīng)使用手動選定工作除鹽水冷卻器，而使另一臺處于備用狀態(tài)。起動時應(yīng)保證系統(tǒng)中空氣得以驅(qū)盡。正常停運(yùn)時應(yīng)保持系統(tǒng)充水，只有在需要檢修時才需要放水。12/11/2022155.3.3系統(tǒng)運(yùn)行5.3.3.1正常運(yùn)行12/10/20思考題

列出循環(huán)水泵自動跳閘的條件。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的功能是什么？循環(huán)水處理系統(tǒng)的功能是什么？輔助冷卻水系統(tǒng)的功能是什么？常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的功能是什么？12/11/202216思考題列出循環(huán)水泵自動跳閘的條件。12/10/202216第五章PWR常規(guī)島冷卻水系統(tǒng)(2)5.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)5.1.1概述循環(huán)冷卻水系統(tǒng)(簡稱循環(huán)水系統(tǒng))的功能是通過兩條獨(dú)立的進(jìn)水渠向每臺機(jī)組的凝汽器和輔助冷卻水系統(tǒng)提供冷卻水(海水)，對每臺機(jī)組所需的全部海水進(jìn)行過濾，并對循環(huán)水進(jìn)行氯化處理。循環(huán)水系統(tǒng)與下列系統(tǒng)及設(shè)備有關(guān)：(1)循環(huán)水過濾系統(tǒng)(2)循環(huán)水處理系統(tǒng)(3)陰極保護(hù)系統(tǒng)(4)循環(huán)水管系充水系統(tǒng)(5)凝汽器(6)二次濾網(wǎng)系統(tǒng)12/11/202217第五章PWR常規(guī)島冷卻水系統(tǒng)(2)5.1循環(huán)冷卻水系5.1.2循環(huán)水及過濾系統(tǒng)12/11/2022185.1.2循環(huán)水及過濾系統(tǒng)12/10/202225.1.3聯(lián)合泵站以大亞灣核電廠為例，聯(lián)合泵站可分為下列兩個主要部分：(1)進(jìn)水，預(yù)過濾，細(xì)過濾；(2)泵房。泵站從建筑物南側(cè)供水渠道直接取水，通過預(yù)過濾和細(xì)過濾設(shè)施同時向循環(huán)水泵和核島重要生水系統(tǒng)水泵供水。每臺機(jī)組的循環(huán)水管道又分成兩個系列A和B，分別向三臺凝汽器的半側(cè)供水。5.1.3.1循環(huán)水過濾系統(tǒng)循環(huán)水過濾系統(tǒng)可分成預(yù)過濾設(shè)備及細(xì)過濾設(shè)備(即一次濾網(wǎng))。1.預(yù)過濾設(shè)備

在每個系列的進(jìn)水渠道中，按水流方向分別裝設(shè)：粗濾網(wǎng)、閘板門及帶有機(jī)械消除垃圾裝置的攔污柵。粗濾網(wǎng)的柵格間隔為200mm，用于阻攔體積較大的漂浮物體進(jìn)入泵站。閘板門的作用是：當(dāng)泵站內(nèi)部溝渠或?yàn)V網(wǎng)結(jié)構(gòu)需要檢修時，可將閘板門放下隔斷海水；當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時，則被取出儲存在專用的井坑中。在閘板門滑動的框架上裝有帶噴嘴的母管，此母管與循環(huán)水處理系統(tǒng)相連接，用于向進(jìn)口循環(huán)水中注射次氯酸鈉。攔污柵的柵格間隔為50mm,柵格截面為40×8mm,垃圾清除耙的行走速度約為3.8m/min.攔污柵配備有垃圾清除器，清除器由裝有耙齒的翻動水槽組成。每臺攔污柵由下列主要部件組成：①一個柵格濾網(wǎng)：由下、中、上三部分組成，材料均為AISl316L不銹鋼，用螺栓固定在預(yù)埋混凝土中的凸耳上。②一個滑行導(dǎo)向道，由AISl316L不銹鋼材料制成。用螺栓固定在預(yù)埋混凝土中的凸耳上。③一個滑車。④一個裝備好的耙子，帶有與耙子同寬度的可翻水槽，用于收集垃圾等雜物。⑤驅(qū)動裝置及限位開關(guān)。⑥一個用鉸鏈裝設(shè)的活板。滑車和耙子水槽組合件由一臺卷揚(yáng)機(jī)帶動，組合件用兩個繩扣通過一個減振器與鋼絲繩相連接。每臺攔污柵裝配有一臺浮子式差壓計(jì)和一臺氣動差壓計(jì)。它們控制垃圾清除器的運(yùn)行周期：當(dāng)攔污柵進(jìn)出口壓力損失達(dá)到一個規(guī)定數(shù)值時，垃圾耙就會啟動運(yùn)行，直到壓力損失降到正常值為止。垃圾清除器亦可由定時回路控制，每隔480min啟動垃圾耙一次，保持進(jìn)出口壓差在閾值以下即<0.12m水柱。12/11/2022195.1.3聯(lián)合泵站以大亞灣核電廠為例，聯(lián)合泵站可分為下列兩2.細(xì)過濾設(shè)備(一次濾網(wǎng))一次濾網(wǎng)為旋轉(zhuǎn)鼓型濾網(wǎng)，濾網(wǎng)鼓中心軸線呈水平布置，濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)如右圖所示，水自濾網(wǎng)外側(cè)流向網(wǎng)內(nèi)部，水中垃圾污物被留在網(wǎng)外圓表面。由于濾網(wǎng)以低速旋轉(zhuǎn)，在濾網(wǎng)鼓外圓表面裝設(shè)的傾斜角鋼將垃圾帶到水面以上。在圖的右上角處裝有沖洗噴嘴，高壓水自噴嘴中噴出，將附著于濾網(wǎng)表面的垃圾清除，通過一排水溝道排走。每臺濾網(wǎng)裝有2臺沖洗水泵。正常運(yùn)行時，一臺泵運(yùn)行，一臺泵備用。此外考慮到特殊海生物如水母等附著在網(wǎng)孔上不易清除，在沖洗回路中裝設(shè)有一臺升壓泵。此種高壓泵并不經(jīng)常使用，只有在大量海生物附著于濾網(wǎng)表面不易清除時才投入使用。另外在沖洗水回路中還裝有沖洗水濾網(wǎng)。濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)速度有3檔：低速、中速、高速，其速度分別為2.5m/min、10m/min、20m/min。在濾網(wǎng)的內(nèi)外兩側(cè)裝有壓差計(jì)(浮子式和氣動式壓頭損失指示器)，以測量濾網(wǎng)兩側(cè)的壓差。濾網(wǎng)的工作壓差分三級：一級為20cm水柱，二級為30cm水柱，三級為50cm水柱。當(dāng)濾網(wǎng)在一級壓差下工作時，它從低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴龠\(yùn)轉(zhuǎn)，在二級壓差下工作時，從中速轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)，同時啟動沖洗水的升壓泵。鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)與我國目前火電站常用的鏈?zhǔn)綖V網(wǎng)相比較，具有下列特點(diǎn)：(1)當(dāng)保護(hù)凝汽器冷卻面積不受污染成為主要問題時，一項(xiàng)安全準(zhǔn)則是選用濾網(wǎng)網(wǎng)眼尺寸約等于1/6凝汽器管子的內(nèi)徑。大亞灣凝汽器鈦管內(nèi)徑約為24mm，故選用3×3mm網(wǎng)孔尺寸，符合這一安全準(zhǔn)則，能避免凝汽管由于污染而被迫停下清理；(2)濾網(wǎng)鼓的直徑隨潮位變化輻度加大而增大。(3)能適用于大流量。(4)濾網(wǎng)鼓速度可以變化，當(dāng)用較快速度旋轉(zhuǎn)時，可以處理較多的浮懸物；(5)在濾網(wǎng)進(jìn)出口壓差增大時，濾網(wǎng)鼓的驅(qū)動功率不增加；(6)與鏈?zhǔn)綖V網(wǎng)相比較，鼓型濾網(wǎng)可用較淺的井坑；(7)鼓型濾網(wǎng)的轉(zhuǎn)動與靜止部分的密封采用壓力式密封，密封性能較好；(8)鼓型濾網(wǎng)可靠性較好；(9)鼓型濾網(wǎng)的維修工作可以進(jìn)行得更快更省。12/11/2022202.細(xì)過濾設(shè)備(一次濾網(wǎng))一次濾網(wǎng)為旋轉(zhuǎn)5.1.3.2循環(huán)冷卻水泵1.系統(tǒng)布置

大亞灣核電廠循環(huán)水泵系統(tǒng)的布置為每臺機(jī)組配備兩臺循環(huán)水泵，水泵與凝汽器采用單元連接方式。每臺汽輪機(jī)有三臺凝汽器，每臺凝汽器水室又被分割為兩個獨(dú)立的水室，每臺水泵與三臺凝汽器水室的一半連接形成獨(dú)立的回路。兩臺水泵采用兩條壓力管道輸送循環(huán)水到汽輪機(jī)廠房，這兩條壓力管道之間無任何管道連接，整個循環(huán)水系統(tǒng)形成無閥門回路。2.循環(huán)水泵大亞灣核電廠循環(huán)水泵采用英國NEIAllen公司生產(chǎn)的垂直布置混流式水泥蝸殼水泵，與國產(chǎn)金屬蝸殼(50ZLQ-50型)循環(huán)水泵比較，立式水泥蝸殼型水泵具有下列特點(diǎn)：(1)水泵蝸殼與進(jìn)水通道均為混凝土澆制，從鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)出口到水泵葉輪進(jìn)口處形成進(jìn)水通道，整個通道的型線和尺寸由制造廠通過模型試驗(yàn)確定，施工中由制造廠提供木模圖紙，在香港一家NEI的工廠中加工成木模部件運(yùn)到工地來裝配成整個木模后，才進(jìn)行安裝和澆灌混凝土，因而能保證良好的進(jìn)水水力特性。需要指出的是：在循環(huán)水泵的進(jìn)水通道上，通道斷面由方形收縮變?yōu)閳A形，形成收斂形混凝土彎頭。此種結(jié)構(gòu)可消除滯流區(qū)及旋蝸，因而可避免帶入空氣造成的振動及海生物的沉積和污染。(2)水泥蝸殼無腐蝕，無振動，不需要大量的維修工作。(3)水泵軸承與海水隔離，油潤滑磨損小，溫度檢查方便，使用壽命至少十年，維修簡便。(4)泵軸在機(jī)械密封處裝有軸套，因此處于干燥狀態(tài)，不與海水接觸，無腐蝕。(5)檢查維修方便簡單,無重的荷載,檢查時不需要解體,一般5~7年大修一次。(6)與海水接觸的金屬部件均用防海水腐蝕的不銹鋼或不銹鑄鐵(靜止部件)制作，結(jié)構(gòu)較簡單且轉(zhuǎn)速較低，故運(yùn)行可靠性較高。12/11/2022215.1.3.2循環(huán)冷卻水泵1.系統(tǒng)布置12/15.1.3.3核島重要生水泵(EssentialServiceSystem)這里還需要指出的是：水泵葉輪型式在國外多采用離心式(法國Bergeron廠)和混流式(英國NEIAllen廠)，而國內(nèi)較多地采用軸流式(50ZLQ-50型水泵)。與軸流式水泵相比，離心式或混流式水泵具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)軸流式葉輪對進(jìn)水方式更為敏感，因?yàn)槠浯蟛糠肿鞴κ窃谌~輪進(jìn)口處完成，不正確的進(jìn)水方式可導(dǎo)致壓頭-流量曲線的改變、效率的降低和工況的不穩(wěn)定，往往會產(chǎn)生振動和噪音，這是軸流泵的一個缺點(diǎn)，而離心式或混流式水泵正是克服了此缺點(diǎn)。(2)此種水泵的特點(diǎn)為大流量低揚(yáng)程，其比轉(zhuǎn)速范圍為80~250。在水泵以比轉(zhuǎn)速為函數(shù)的最大效率曲線中，當(dāng)比轉(zhuǎn)速從60~80開始，水泵的效率逐步下降，大亞灣循環(huán)水泵的比轉(zhuǎn)速為95.5(混凝土蝸殼立式泵的設(shè)計(jì)中一般70~125)，而國產(chǎn)50ZLQ-50型軸流式循環(huán)水泵的比轉(zhuǎn)速為156左右，因而效率較低。(3)軸流式水泵需要有更大的NPSH值(對相同的流量和壓頭而言)。因而軸流式水泵的葉輪需要裝設(shè)在比離心式和混流式葉輪更低的位置。(4)在相同的壓頭下，離心式和混流式水泵中水流速度較低，這可減輕腐蝕和浸蝕現(xiàn)象。當(dāng)用海水冷卻時，這一點(diǎn)尤為重要。核島重要生水泵屬于核島重要生水系統(tǒng)，其安全等級為三級，其功能為向核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)內(nèi)的冷卻器不間斷地供給冷卻水。每臺機(jī)組配備有四臺核島重要生水水泵，它們布置在兩臺循環(huán)水泵之間的井坑內(nèi)，每臺泵占有一個井坑，彼此間相互隔離。水泵進(jìn)水來自鼓型濾網(wǎng)出口通往循環(huán)水泵入口的通道上。每兩臺核島重要生水泵的出水管并聯(lián)在一起，通過一條輸水管輸水到核島廠房。每臺機(jī)組裝有兩條輸水管。12/11/2022225.1.3.3核島重要生水泵(EssentialServ5.1.3.4消防水泵消防水泵的容量設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：用4臺泵瞬間提供常規(guī)島需用的最大消防水量。按汽機(jī)主油箱起火事故計(jì)算，大亞灣核電廠需要的消防水量為1043m3/h，加上同時幾個水龍帶耗用水量為200m3/h，總共需用消防水量為1243m3/h。(不考慮兩臺機(jī)組同時發(fā)生上述設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故。)每臺泵出口均裝有再循環(huán)管，因此不管需用的流量大小，水泵均能安全運(yùn)行。四臺消防水泵均安裝在聯(lián)合泵站內(nèi)。每臺機(jī)組的兩臺消防水泵裝在兩個鄰近濾網(wǎng)側(cè)的核島重要生水泵坑內(nèi)。消防水水源為大容積的混凝土池。每兩臺泵共用一個混凝土池。此混凝土池亦布置在聯(lián)合泵站內(nèi)的濾網(wǎng)區(qū)，消防水源由飲用水系統(tǒng)供給，再由生水系統(tǒng)作備用。當(dāng)?shù)畠Υ嬗帽M，飲用水和生水系統(tǒng)都供不上淡水時，在迫切需要的緊急情況下，通過打開與核島重要生水系統(tǒng)的連接閥，也可以用海水直接供給消防水泵用水。為防止海生物在凝汽器和管溝內(nèi)滋生，對循環(huán)水進(jìn)行氯化處理是有效的措施。但目前國內(nèi)外廣泛采用的還有機(jī)械處理的方法，即膠球清洗凝汽器管子和二次濾網(wǎng)裝置。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，濱海電站如采用機(jī)械處理方法，必須與氯化處理相結(jié)合才能收到預(yù)期效果。5.1.4循環(huán)冷卻水處理12/11/2022235.1.3.4消防水泵消防水泵的容量設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：用5.1.4.1循環(huán)水氯化處理海水氯化可通過以下三種方式來實(shí)現(xiàn)：1)直接加氯處理；2)用次氯酸鈉溶液處理；3)就地注入電解海水產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液。經(jīng)過考察表明，以上三種過程具有十分接近的效果，都取決于溶液中形成的次氯酸，這種次氯酸構(gòu)成對海生物的主抑制劑。當(dāng)氯溶解于水中時它的水解化學(xué)反應(yīng)式如下：Cl2+H2O→H++Cl－+HOCl次氯酸分解產(chǎn)生氫和次氯酸離子：HOCl→H++OCl－在這些反應(yīng)式中出現(xiàn)三種形式可用的氯，它們是：氯離子Cl，未離子化的次氯酸HOCl及次氯酸離子OCI－。此三種形式以平衡狀態(tài)存在，其相互間比例取決于溶液的pH值和溫度。此外不管引進(jìn)的方式如何，是氣體氯還是次氯酸，其相互間比例是相同的。當(dāng)pH為2~7時，HOCI占絕對優(yōu)勢；當(dāng)pH＝7.4時，HOCl和OCl－大致相等；在pH>7.4時，OCl－的比例增大。當(dāng)pH=8.0~8.5(這是海水的一般情況)和海水溫度達(dá)15℃時，所有的氯離子趨于消失。此時等值活性氯化物由下列混合物組成：以次氯酸鈉形式出現(xiàn)的次氯酸離子(OCl－)(約為80%)和次氯酸(HOCl)(約為20%)。當(dāng)pH≥9.5時所有的可用氯以次氯酸離子(OCl－)的方式出現(xiàn)。當(dāng)NaCl溶液被電解時，產(chǎn)生下列總反應(yīng)式：NaCl+H2O→NaOCl+H2NaOCl→H2O→HOCl+NaOHHOCI→H++OCl－重要的產(chǎn)物為次氯酸HOCl及次氯酸離子(OCl)。這兩種產(chǎn)物能進(jìn)入有機(jī)生物體內(nèi)，破壞其生態(tài)機(jī)制，從而能有效地防止循環(huán)冷卻水回路中的海生物滋長。12/11/2022245.1.4.1循環(huán)水氯化處理海水氯化可通過以下三5.1.4.2氯化處理對環(huán)境的影響循環(huán)水氯化濃度以達(dá)到何種程度為最佳?這取決于三方面因素：(1)能控制海生物的滋生；(2)經(jīng)濟(jì)方面的考慮；(3)環(huán)境保護(hù)方面的考慮。法國EDF曾會同環(huán)保部和工業(yè)部針對循環(huán)水氯化處理進(jìn)行過各種試驗(yàn)，旨在對每一座海濱電站氯化處理確定出最低有效的氯化水平。自1979年以來，EDF在Graveline電站曾進(jìn)行過循環(huán)水氯化處理對生態(tài)影響的長期試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為：當(dāng)循環(huán)水中活性氯濃度達(dá)1ppm左右時，能有效地控制海生物的生長。在Graveline電站，循環(huán)水的Cl2濃度限制在0.8ppm而在香港青山B站，Cl2濃度則控制在1.25ppm。試驗(yàn)研究表明，含氯濃度在此水平下，在距離循環(huán)水排水口較遠(yuǎn)處，氯化濃度迅速降低，對海域微生物及藻類無顯著影響。12/11/2022255.1.4.2氯化處理對環(huán)境的影響循環(huán)水氯化濃5.2輔助冷卻水系統(tǒng)5.2.1概述輔助冷卻水系統(tǒng)的功能是為常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)冷卻器和凝汽器真空系統(tǒng)真空泵封水冷卻器提供過濾了的海水作為冷卻水之用。冷卻水泵、濾網(wǎng)等主要設(shè)計(jì)均布置于汽機(jī)房低層的地坑內(nèi)。5.2.2系統(tǒng)描述12/11/2022265.2輔助冷卻水系統(tǒng)5.2.1概述12/10/205.2.2系統(tǒng)描述每臺汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)有一套輔助冷卻水系統(tǒng)，向其常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的水冷卻器和凝汽器真空泵軸封水冷卻器提供冷卻水。水源為循環(huán)水進(jìn)水暗溝內(nèi)的海水。大亞灣核電廠該系統(tǒng)共設(shè)置輔助冷卻水泵四臺，均為半容量，平時兩臺運(yùn)行，兩臺備用。每條循環(huán)水暗溝接有輔助冷卻水泵兩臺。海水經(jīng)輔助冷卻水泵升壓后，送經(jīng)能自動清洗的濾網(wǎng)，然后提供常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的三臺半容量水冷卻器以及凝汽器真空泵軸封水冷卻器。從這些冷卻器排出的海水排入汽機(jī)房內(nèi)主凝汽器循環(huán)水排水暗溝，送返大海。大亞灣核電廠該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為0.5MPa，設(shè)計(jì)溫度為40℃。輔助冷卻水泵的進(jìn)出口跨接有水位開關(guān)，它與電動機(jī)聯(lián)鎖，防止泵在未充水情況下起動。常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的水溫控制依靠該系統(tǒng)的溫度控制閥調(diào)節(jié)旁路水量，并不依靠調(diào)節(jié)輔助冷卻水水量，因除鹽水溫度低些對其冷卻的輔助設(shè)備(如水泵軸封的冷卻)并無壞處。大亞灣核電廠該系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮海水正常溫度為23℃，最高溫度為33℃。12/11/2022275.2.2系統(tǒng)描述每臺汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)有一套輔助冷卻5.2.3系統(tǒng)運(yùn)行5.2.3.1起動輔助冷卻水泵分別與循環(huán)水進(jìn)水暗溝相接，暗溝則由循環(huán)水泵供水。在正常情況下，與暗溝相接的輔助冷卻水泵中，每溝有一臺泵投入運(yùn)行，另一臺備用，兩泵間具有聯(lián)鎖。當(dāng)泵體內(nèi)已充水、水泵出口閥已全開的情況下，即由手動起動冷卻水泵。此時另一臺接于同一暗溝上的水泵即自動處于備用狀態(tài)。當(dāng)以下情況出現(xiàn)時，備用泵將能自動投入運(yùn)行：運(yùn)行泵出口壓力過低(備用泵在遲5秒后投入)；運(yùn)行泵停止運(yùn)行；接于