第六章-循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

2024/11/61一、概述1、總布置濱海電站的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（簡稱循環(huán)水系統(tǒng)）三回路系統(tǒng)，其標(biāo)高布置，是確定廠區(qū)標(biāo)高的兩個主要決定因素之一。（1）廠區(qū)地坪的標(biāo)高應(yīng)位于千年一遇的最高潮位以上，以避免特大潮水淹沒廠區(qū)的危險。（2）將凝汽器布置在適當(dāng)標(biāo)高的位置上，使得循環(huán)水回路中有適當(dāng)?shù)暮缥?yīng)，并使電站基建投資和循環(huán)水用電消耗都比較合理。也就是綜合考慮基建投資和運(yùn)行費(fèi)用后選定最優(yōu)的標(biāo)高。2024/11/62大亞灣核電站的布置為：廠區(qū)標(biāo)高為+6.50mPRD（珠江水面基準(zhǔn)），汽機(jī)廠房底層標(biāo)高采用+6.70mPRD，凝汽器底座布置在+6.70mPRD上，而凝汽器水室最高點(diǎn)標(biāo)高則為13.550m。在正常潮位下循環(huán)水回路中考慮到管渠的阻力以后，虹吸高度約為7m。大亞灣核電站循環(huán)水系統(tǒng)平面布置如圖所示。圖中CM為海水進(jìn)水渠道，PX為聯(lián)合泵站，HX為制氯站，MX為汽機(jī)廠房，CD為混凝土海水輸送管道及排水溝道，CC為虹吸井，冷卻水通過虹吸井后排入明渠流入海中。2024/11/63海水進(jìn)口聯(lián)合泵站虹吸井汽機(jī)廠房制氯站排水溝2024/11/642、系統(tǒng)構(gòu)成循環(huán)冷卻水系統(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)2024/11/653、設(shè)計(jì)性能大亞灣核電站的汽輪發(fā)電機(jī)組在最大連續(xù)出力（MCR－Maximumcontinuousrating）983.8MW下，所有加熱器系列全部運(yùn)行時，凝汽量為829.41kg/s，加上排入凝汽器的其它方面的蒸汽和疏水132.034kg/s，則總出口凝結(jié)水量為961.168kg/s。每臺循環(huán)水泵的額定流量為22.482m3/s，其中供輔助冷卻水系統(tǒng)的水量為0.48m3/s，供3臺凝汽器的水量為22.002m3/s。在額定流量下循環(huán)水泵揚(yáng)程為16m水柱。在凝汽器鈦管中循環(huán)水的平均流速為2.44m/s。2024/11/66二、聯(lián)合泵站聯(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。2024/11/671、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，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。

2024/11/68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：

——一個柵格濾網(wǎng)：由下、中、上三部分組成，材料均為AISI316L不銹鋼，用螺栓固定在預(yù)埋混凝土中的凸耳上；

——一個滑行導(dǎo)向道，由AISI316L不銹鋼材料制成。用螺栓固定在預(yù)埋混凝土中的凸耳上；

——一個滑車；

——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；

——驅(qū)動裝置及限位開關(guān)；

——一個用鉸鏈裝設(shè)的活板。2024/11/69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480分鐘啟動垃圾耙一次，保持進(jìn)出口壓差在閾值以下，即小于0.12米水柱。2024/11/610（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。在圖中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。2024/11/611

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。

2024/11/6122、循環(huán)冷卻水泵（1）系統(tǒng)布置

大亞灣核電站循環(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。2024/11/613（2）循環(huán)水泵大亞灣核電站循環(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，其結(jié)構(gòu)如圖所示。1-泵葉輪；2-泵頂蓋；3-葉輪與泵殼體密封環(huán)；4-混凝土蝸殼；5-預(yù)埋的座底環(huán)帶支柱；6-底腳螺絲；7-機(jī)械密封；8-減速齒輪；9-變速箱內(nèi)泵推力軸承和上導(dǎo)向軸承；10-軸承支架；11-泵軸下導(dǎo)向軸承；12-電動機(jī)

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循環(huán)水泵由一減速齒輪箱驅(qū)動，驅(qū)動水泵的電動機(jī)為感應(yīng)式，電壓為6.6kV，空負(fù)荷時轉(zhuǎn)速為750rpm。

電動機(jī)為空冷密閉循環(huán)，空氣在冷卻器內(nèi)冷卻，冷卻水為來自常規(guī)島閉路冷卻水系統(tǒng)的除鹽水。來自除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)的澄清過濾水通往循環(huán)水泵的機(jī)械軸封，用于防止海水泄漏，在進(jìn)行機(jī)械密封維修時，可用兩個充氣橡皮圈密封，將其與海水隔離。2024/11/615與國產(chǎn)金屬蝸殼循環(huán)水泵比較，立式水泥蝸殼型水泵具有下列特點(diǎn)：

——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，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)及漩渦，因而可避免帶入空氣造成的振動及海生物的沉積和污染；

——水泥蝸殼無腐蝕，無振動，不需要大量的維修工作；

——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；

——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；

——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；

——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。2024/11/616（3）核島重要生水泵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。

2024/11/617（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，大亞灣核電站需要的消防水量為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。2024/11/6183、循環(huán)冷卻水處理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。

2024/11/619（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)：

——直接加氯處理；

——用次氯酸鈉溶液處理；

——就地注入電解海水產(chǎn)生的次氯酸鈉溶液。2024/11/620運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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：C12+H20→H++C1－+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，其相互間化例是相同的。2024/11/621當(dāng)pH為2～7時，HOCl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)，破壞其生活機(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。2024/11/622（2）氯化站的描述大亞灣循環(huán)水氯化處理采用就地電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉溶液的方法。

簡述如下：每臺的次氯酸鹽發(fā)生器由2套獨(dú)立的50%容量的電解系列組成。2套系列并聯(lián)裝設(shè)，每套設(shè)備能生產(chǎn)83kg/h活性氯。每套電解系統(tǒng)由14個組件（每個組件有20個電解單元）組成。在其中將直流電流通過海水電解以產(chǎn)生次氯酸鈉和氫。產(chǎn)生的次氯酸鹽的數(shù)量與流過電解單元的電量成正比。2024/11/623兩臺海水供給泵中一臺進(jìn)行，一臺備用，供給每臺機(jī)組的兩個電解系列需要的海水。海水經(jīng)過一個濾網(wǎng)送到電解設(shè)備當(dāng)中。海水供給泵由核島重要生水泵回路供水。當(dāng)運(yùn)行泵發(fā)生故障被迫停運(yùn)時，備用泵自動啟動投入運(yùn)行。直流電流由一臺整流機(jī)組供給，每臺次氯酸鹽發(fā)生器裝有一臺整流機(jī)組。整流機(jī)組裝6.6kV交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏?。循環(huán)水處理系統(tǒng)主要設(shè)備安裝在制氯站建筑物內(nèi)，共裝有4套次氯酸鹽發(fā)生器和4臺整流機(jī)組，其容量為每套發(fā)生器生產(chǎn)線具有83kg/h活性氯溶液的能力。

2024/11/624需要的次氯酸鹽溶液流量根據(jù)正常運(yùn)行中各種泵的流量進(jìn)行計(jì)算。

——循環(huán)水泵2臺循環(huán)水泵運(yùn)行流量為：22.482×2=44.964m3/s

——

過濾器沖洗泵每臺鼓型旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)有1臺過濾器沖洗泵運(yùn)行，其總流量為2×0.079=0.158m3/s

——

核島重要生水泵1臺核島重要生水泵運(yùn)行，其流量為0.944m3/s因此，總的流量為44.964+0.158+0.944=44.046m3/s≈166000m3/h2024/11/625次氯酸鹽溶液的濃度為1gr/L，因此海水供給泵的流量應(yīng)為166m3/h。為使上述各系統(tǒng)中的海水中氯濃度達(dá)1ppm，由次氯酸溶液進(jìn)入次氯酸鹽貯存箱中，在箱中氫被分離出來，經(jīng)過電動鼓風(fēng)機(jī)用空氣進(jìn)行稀釋，然后從煙囪排出。次氯酸鹽溶液從貯存箱中用泵抽出，經(jīng)過西氯酸鹽注射管線注射到循環(huán)水中。注射管線在循環(huán)水進(jìn)水渠道閘板門框上。貯存箱裝有液位控制系統(tǒng)及閥門，它們將箱中液位保持在預(yù)定的水平上。每個貯存箱裝有2