三门核电升功率阶段常规岛疏水切换优化措施

赵东波

摘   要：核电站常规岛水质控制与核心设备蒸汽发生器的运行寿命有着密切关系。疏水占给水总流量的40%。在升负荷阶段疏水切换是化学水质控制的重点。本文简要分析三门核电常规岛系统疏水的特点及化学水质控制要求。介绍三种行动等级及水质尽快满足WANO化学指标的响应措施和实践成果，为后续机组常规岛水化学优化提供指导。

关键词：常规岛  水化学  疏水切换  WANO化学性能指标

中图分类号：TL94                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0092-03

三门核电一期工程是我国第三代核电AP1000自主化依托项目，装机容量2×1251MWe。单机组满功率总给水流量6799t/h，其中凝结水流量4080t/h，疏水流量2719t/h。疏水占总给水流量40%。绝大部分疏水未经凝结水精处理系统处理直接进入给水系统。如果疏水水质差将影响蒸汽发生器排污水质。机组升功率阶段疏水水质控制是常规岛水化学控制的重要环节。

疏水水质控制目标是：（1）疏水切换尽量不占机组升功率主线;（2）机组满功率后蒸汽发生器排污水质尽早满足WANO化学指标。本文介绍四种响应措施应对疏水水质不合格问题。通过实践1号机组小修后启动时间由32h压缩至19h。在同类机组中有一定的借鉴和推广意义。

1  常规岛疏水量及水质要求

图1是三门核电1号机组常规岛热力循环图。汽轮机为单轴四缸六排汽、凝汽式、半转速型汽轮机。高压缸处于湿蒸汽区，设置3级回热抽汽。高压缸排汽出口设置汽水分离再热器（MSR），MSR包含一级和二级再热器。MSR一级/二级再热器产生的疏水进入7号高加。MSR本体产生的疏水（MS疏水）进入除氧器。6/7号高加疏水通过逐级自流最终进入除氧器。3/4号低加疏水进入低加疏水箱，通过低加疏水泵输送至3号低加出口。1/2号低加疏水通过逐级自流方式进入凝汽器[1-3]。

1.1 疏水量与水质要求

机组升功率阶段需要切换的疏水如下：低加疏水箱、MS疏水、6号高加疏水和MSR一级/二级疏水。疏水量如表1所示。

疏水量最大为6号高加疏水，其次是MS疏水。在机组启动阶段，如果这两路疏水未及时切换至正常路径，将极大增加凝结水流量和凝结水精处理负担。根据当前运行规程，各疏水切换平台及水质控制要求如表2所示。

三门核电蒸汽发生器内炉水浓缩倍率约160倍，比M310机组高1倍。因此疏水回收指标比M310严格。M310机组50%功率后疏水切换指标为Na<2ppb，Cl<4ppb，SO4<4ppb。

1.2 蒸汽发生器排污水质的行动等级

三门核电常规岛采用还原性全挥发处理，以缓解系统设备腐蚀，减小腐蚀产物向蒸汽发生器迁移，从而提高电厂安全运行性能，确保核电机组在设计寿期内安全稳定运行。国内现阶段主要利用世界核营运者协会（WANO）制定的压水堆核电机组化学指标评价二回路水质控制的优劣，即选取几个影响蒸汽发生器性能的关键指标，利用公式计算WANO值。WANO值越接近1，表明电厂在运行过程中，二回路水质控制得越好，二回路系统发生影响关键设备腐蚀机理的可能性越小[2]。如果要达到WANO指标优秀，给水水质要求非常严格。因给水的40%来自疏水。因此疏水切换会极大影响WANO化学指标。根据蒸汽发生器排污水质，有三个行动等级，如表3所示。

2  疏水水质不合格情况下的响应措施

低加疏水箱切至3号低加出口、MS疏水切至除氧器、6号高加疏水切至除氧器的水质都要求Fe<100ppb、Na<0.2ppb、Cl<0.5ppb、SO4<0.5ppb。在疏水切换前容易出现Na、Cl，SO4不合格。在水质不合格的情况下，需综合计算疏水切换前后对蒸汽发生器排污水质的影响。例1：本次春节调停启动后，在50%功率平台6号高加疏水SO4为0.7ppb，疏水量为615t/h，给水流量为3489t/h，蒸汽发生器排污流量为50t/h，如果6号高加疏水切换至除氧器，6号高加疏水经过除氧器→主给水泵→高加→蒸汽发生器，在蒸汽发生器排污的SO4上升量预期值为8.61ppb，未达到行动等级1。为做好疏水切换工作，需采取以下四种措施。

2.1 提前分析水质数据，建立化学趋势

在30%功率平台，低加疏水箱、MS疏水、6号高加疏水、MSR一级疏水已建立流量。40%功率平台，MSR二级疏水已建立流量。此时需对各疏水水质的Na、Cl，SO4化学分析。将水质数据与时间和功率做成趋势图，确保在疏水切换前有清晰的水质数据及趋势。同时也能判断水质污染源并为运行人员提供疏水切换指导意见。

2.2 增大蒸汽发生器排污流量，降低离子浓缩倍率

蒸汽发生器排污系统（BDS）配置电除盐单元，在电除盐单元运行情况下，BDS设计最大的排污流量为42t/h。如果电除盐单元退出运行，BDS设计最大流量为68t/h。在电除盐单元退出运行情况下，排污水可选择回收至凝汽器或者汽机房排污箱。

若BDS流量为68t/h，例1中蒸汽发生器排污的SO4可降低至6.33ppb。升功率阶段增大蒸汽发生器排污流量一方面降低离子浓缩倍率，另一方面可加强蒸汽發生器管板区域冲洗。

2.3 投运所有凝结水精处理床体

凝结水精处理系统设置6台前置阳床和6台混床。正常运行时五用一备。前置阳床除去凝结水中绝大部分氨及腐蚀产物。混床除去凝结水中微量盐分及前置阳床漏过的离子状杂质，满足蒸汽发生器水质的要求。设计上凝结水精处理系统处理量为4096t/h，最大为4283t/h。

表2的疏水在对应功率平台如果没有由凝汽器及时切换至正常路径，如果继续升负荷，凝结水流量将增大。在升负荷过程中可能会超过5台CPS床体的上限流量，届时根据凝结水流量投运第6台床体，以满足凝结水全流量处理。

2.4 凝结水流量超过4400t/h，启动第三台凝结水泵

凝结水系统设置三台凝结水泵，单台额定流量为2300t/h，正常运行期间两用一备。表2的疏水在对应平台如果没有及时切换至正常路径，如果继续升负荷，凝结水流量将增大。在升负荷过程中可能会超过2台凝泵的能力（4600t/h）。如果凝结水流量超过4400t/h，应启动第三台凝泵。一方面防止凝结水超流量，另一方面防止凝结水精处理系统入口压力低（2.0MPa）自动退出运行。

3  疏水切换优化后的应用效果

2019年春节，1号机组调停小修后机组上行时间由32h缩短至19h。蒸汽发生器排污水质未超出行动等级1的范围，Na、Cl，SO4分别在满功率后37h、1h、32h后达到WANO值水平。各离子趋势如图2所示。

4  结语

因疏水流量占总给水流量的40%，为提高蒸汽发生器给水品质，降低传热管腐蚀。三门核电在2019年春节调停后启动时对疏水切换控制进行了优化。对Na、Cl和SO4指标进行严格控制，达到了机组较快启动以及水质在较短时间内达到WANO化学指标的两个目标。可为后续机组启动提供借鉴意义。

参考文献

[1] 冀润景.核电汽轮机热力系统及热经济性的分析[J].汽轮机技术，2016，58（1）：61-64.

[2] 方岚.秦山三期重水堆核电站二回路水化学优化[J].核科学与工程，2007（3）：246-253.

[3] 顾军.AP1000核电厂系统与设备[M].北京：原子能出版社，2010.