核電廠常規島系統首次啟動的沖洗和供水

彭立新

【摘 要】常規島系統停運之后的沖洗在常規島系統啟動之前是一個耗時耗工的任務。如果沖洗不合理或提前量不夠，甚至會延誤主線。因此需要合理的安排和分配，從而讓沖洗工作高效，有條不紊的進行。本文從方家山常規島系統首次啟動為例，分析在不同的情況下各種沖洗和供水方案的可行性和合理性，并對目前設計的沖洗和供水回路不足之處提出了整改建議。

【關鍵詞】沖洗；供水；水質；凈化

方家山2號機組第二階段熱態試驗結束后，二回路處于長期的充氮保養狀態。并存在多處的開口檢修工作，因此，常規島工藝回路的沖洗，成為耗時耗工的工作。方家山常規島工藝回路的設計以凝結水供應系統（CEX）向外發散多路沖洗管線。如CEX系統至除氧器（ADG）、CEX系統至高壓加熱器系統（AHP）等。但由于首次啟動，沖洗幾乎針對常規島所有的系統。

常規島設計兩個緩沖容量水箱，即除氧器和凝汽器。兩個水箱都可與獨立從SER系統供水，因此，機組熱備用以下狀態向蒸汽發生器供水可以利用除氧器獨立于凝汽器供水前或抽真空前供水。

1 二回路系統的沖洗

由于常規島設計上以CEX系統為源向各系統發散提供各供水管線；另外，常規島除鹽水系統（SER）幾乎可以向每個常規島水箱單獨補水，因此常規島回路的沖洗的形式也多樣化。常規島的汽側由于沒有布置沖洗管線，涉及上汽側不能沖洗。汽側的沖洗一般在機組并網之后，利用將疏水切至凝汽器，用凝汽器的磁性過濾器和ATE凈化床進行處理。

1.1 二回路水側沖洗

1.1.1 方式一，CEX和ADG為源，單獨沖洗

該方式主要是利用SER系統可以單獨向凝汽器和除氧器供水，再通過凝汽器和除氧器向下級的各系統供水進行沖洗。其具體沖洗路徑為：①凝汽器通過凝結水泵向低壓加熱器系統（ABP）供水，再由ABP系統返回到凝汽器。②凝汽器通過凝結水泵向高壓加熱器系統（AHP）供水，再由主給水系統（ARE）返回到凝汽器。③除氧器單獨由ADG供水，單獨沖洗。沖洗合格后，可以分別向3臺主給水泵和啟動給水泵供水沖洗。④除氧器沖洗合格后，通過除氧器的放水閥，將除氧器的水返回到凝汽器；當凝汽器的水與除氧器的水質接近時，除氧器的供水切回至凝汽器。⑤AHP的沖洗從ADG重力取水，通過ARE系統的疏水閥排水進行沖洗（圖1）。

圖1 二回路水側沖洗方式一

該方式的優點主要在于除氧器和凝汽器的沖洗可以同時進行，另外除氧器的沖洗獨立于凝汽器，即使凝汽器的工作也不會影響除氧器的沖洗。但缺點在于除氧器的水如果不返回凝汽器，經過凝汽器的磁性過濾器，沖洗所耗費的水量較大。而且AHP系統同ADG的重力供水沖洗，效率并不明顯。

1.1.2 方式二，ACO和GSS為源，脫離CEX泵沖洗

該方式通過SER向GSS和ACO水箱補水，ACO泵和GSS泵提供動力，引水到ABP水回路。其具體充水路徑為：①ACO和GSS水箱通過泵向ABP水側供水，再由ABP返回到凝汽器。②ACO和GSS水箱通過泵向ABP水側供水，補水到ADG水箱，再由ADG返回到凝汽器。③ACO和GSS水箱通過泵向ABP水側供水，補水到ADG水箱，再由ADG重力引水到AHP，通過ARE返回到凝汽器（圖2）。

圖2 二回路水側沖洗方式二

該沖洗方式一般在CEX泵無法啟動時采用，但要求ACO水箱和GSS水箱已經沖洗合格。該沖洗方式同時還可以沖洗ACO和GSS泵正常疏水管線，四臺泵的最大循環沖洗流量能達到800t/h。但受到SER補水流量的限制，一般控制在100-200t/h。因此，該種沖洗方式的缺點在于沖洗流量過小，沖洗時間較長。

1.1.3 方式三，旁通ABP，CEX至ADG沖洗

該沖洗是利用APG002RF的冷卻水管線從CEX泵取水，向ADG水箱供水的沖洗方式。沖洗流量一般控制在150t/h。采用該沖洗時一般是由于ABP系統有故障，需要隔離，而切斷了CEX泵到ADG的供水。由除氧器到其他系統的沖洗方式與方式一和方式二類似。

綜合這幾種沖洗方式，AHP和ARE的沖洗由CEX泵出口引水沖洗效果比較明顯，而由ADG重力引水充水，由于重力提供的動力有限，流量有限，因此沖洗效果一般。建議，技改將除氧器循環泵（ADG001PO）的出口管道引一路到AHP系統入口，在沖洗時，ADG001PO能提供除氧器到AHP的沖洗動力，提高沖洗效果。而且，在大修停機期間，二回路的大循環冷卻，通過除氧循環泵引水至AHP，再返回到凝汽器的冷卻效果也比較顯著。二回路大循環方式見圖3。

圖3 二回路大循環方式

沖洗結束之后，蒸汽發生器的供水切至正常方式時（CEXABPADG給水泵AHPARE）時，由CEX到其他系統的沖洗管線或回水管線由于高壓側發生了改變，因此也存在反向串水的風險。從AHP系統（主給水泵的出口壓力）到CEX母管（CEX泵的出口壓力）；ABP系統（CEX泵的出口壓力）到凝汽器（凝汽器真空）；ARE系統（主給水泵出口壓力）到凝汽器（凝汽器真空）。如果該類閥門誤動，一方面，將導致向蒸汽發生器的主給水或向除氧器的凝結水供水不足，特別是在滿功率的情況下；另一方面，將導致高壓源引到低壓設備，將導致低壓設備損壞。如主給水泵的壓頭傳遞到凝結水泵出口，或凝汽器。因此，建議在二回路水側沖洗結束后，實施運行隔離，將該類電動閥的電源斷開上鎖。

1.2 二回路汽側沖洗

二回路汽側是指GSS系統、AHP/ABP汽側、GCT-c系統和VVP系統。機組停運時一般充氮氣保養，因此腐蝕的程度和幾率沒有水側驗證。在設計上也未布置專門的沖洗管線。GSS系統和AHP、ABP汽側的沖洗一般是在功率運行后，利用抽汽進行吹掃，再將冷凝的抽汽排至凝汽器，利用ATE系統進行凈化處理；而GCT-c系統和VVP系統的沖洗則在主蒸汽母管在進行暖管初期，開啟疏水袋向SEK的管線，將管道的臟水、雜質等吹掃干凈。

機組功率運行后，再熱器和加熱器的疏水方式如下：在主蒸汽母管暖管期間，將GSS、ACO和AHP的疏水切換至凝汽器；當到達30%電功率時，將部分疏水切換至正常方式（逐級自流），但最終的疏水仍切換至凝汽器；到到達50%電功率時，將所有疏水均切換至正常方式（逐級自流或汽側疏水切換至水側）。其具體流程見圖4。

圖4 二回路汽側沖洗方式

汽側的雜質最終經過蒸汽的吹掃，冷凝后進入水回路。大部分的汽側回路能將冷凝水匯集到凝汽器，通過凝汽器的磁性過濾器和ATE的凈化床進行處理。但是，①通過GCT-c進入除氧器汽側回路的蒸汽冷凝后只能進入除氧器。②6級高加到除氧器的疏水；這部分管線無法切換至凝汽器，不能通過ATE凈化。而只能通過APA泵入口過濾器和跨界管過濾器進行過濾處理，從而很容易造成APA的各級過濾器（包括軸封水的磁性過濾器）壓差高，更換頻繁。

GCT-c第四組閥門（GCT-c至除氧器）在大修后啟動除了第一個閥ADG003VV調節開啟控制除氧器壓力，其他兩個閥門均為關閉狀態，這兩個閥門ADG005/007VV均為無法進行吹掃沖洗。當機組功率運行后如果發生停機不停堆或甩廠用電事件時將導致GCT-c的第四組閥動作，管道異物將被吹掃進入除氧器，從而堵塞主給水泵過濾器。

2 二回路的供水

增加APD泵后，二回路向蒸汽發生器的供水可以提前到RRA退出時。而且除氧器和AHP系統可以單獨沖洗和供水，因此，也不受CEX系統和ABP系統的限制。

除氧器鐵離子沖洗合格后（小于100ppb）即可進行加熱除氧，加熱過程中需要添加聯氨除氧和氨控制給水的PH值。加藥的位置當除氧循環在運行時則選擇在除氧循環泵的入口或當APD泵小流量運行時則選擇在APD泵的入口。一般而言，在凝結水泵未向除氧器供水時，啟動除氧循環泵能有效均勻除氧器左側和右側的水溫度和化學品質，從而能更有效的除氧。隨著除氧器的加熱，溫度開始升高（50-70°），而水中的氧含量依然偏高時，化學性質開始活躍，氧化反應更加劇烈，產生大量的腐蝕產物，此時水質更差（相比低溫時）。直到水加熱到100°以上，除氧效果明顯，水中的氧含量開始降低達到標準值時，氧化反應被遏制，腐蝕停止。此時應維持除氧器的溫度在100以上，保持除氧狀態。另外，要求化學對除氧器水質分析，如果水質合格，蒸汽發生器即可切換由ADG供水；如果水質不合格，則保持除氧器除氧狀態，緩慢開啟進行疏水閥進行換水（熱水），直到水質合格。

除氧器向蒸汽發生器供水后，而需要解決的問題是對除氧器的供水。除氧器的供水存在多路：①向除氧器供水的SER管線，該管線與向凝汽器的SER供水管線來自不同的管網；②凝結水泵經過低壓加熱器的供水管線（該管線為正常的補水管線）；③凝結水泵經過APG002RF冷卻水管線返回到除氧器的供水管線；④通過ACO泵或GSS泵經ABP到除氧器的供水管線（圖5）。

圖5 除氧器補水方式

對于第1種補水可以獨立于凝汽器、凝結水泵、ABP系統供水，但供水閥為手動閥，控制不方便。第2種補水方式為正常的供水方式，可以將調節閥至自動，自動控制除氧器的液位。但是要求凝結水泵、凝汽器和ABP系統可用。第3種補水方式可以在主控手動調節流量，但受凝汽器和凝結水泵的限制，另外蒸汽發生器排污最好不用APG002RF熱交換器。第4種補水方式，同樣可以再主控控制補水流量，并且不受凝汽器和凝結水泵限制，但要求ABP系統可用。

當除氧器在凝汽器抽真空前進行加熱除氧向蒸汽發生器供水，為了防止除氧器熱水進入凝汽器而無法及時冷凝，損傷除氧器。要求將除氧器的溢流閥和排放閥（即ADG004/005VL）斷電上鎖。直到凝汽器抽真空后才可以解除該隔離。此期間需要嚴格控制除氧器水位，防止水位過高，而溢流閥無法開啟，除氧器安全閥動作帶水排放。

3 結論

綜上所述，方家山常規島系統水側設計了多處接口，以CEX為發射狀可以向各個系統（ABP、AHP等）供水，二回路的沖洗和供水可以靈活多變。但是，正因為如此，導致高壓系統和低壓系統之間并非完全獨立（如CEX系統與AHP系統等）。另外，由除氧器為源向主給水泵、高壓加熱器等的沖洗完全靠重力，沖洗或冷卻效果不理想；因此也需要一些特殊連接管線及特殊的保護或安全措施。具體總結如下：

1）建議在除氧器循環泵出口引管道到高壓加熱器入口，方便除氧器到高壓加熱器的沖洗；特別是在下行冷卻階段，方便建立大循環的冷卻；

2）凝結水泵出口到高壓加熱器的電動閥設置隔離及邏輯閉鎖，在沖洗結束后將電源斷開（切斷高壓和低壓系統的聯系）；

3）主給水回凝汽器的電動閥設置隔離及邏輯閉鎖，在沖洗結束后將電源斷開（切斷高壓和低壓系統的聯系，以及保證蒸汽發生器的給水量）；

4）汽側的沖洗通過分成兩階段進行，可以盡可能充分的將汽側管道進行沖洗，最后通過凝汽器的過濾器過濾和ATE凈化。

[責任編輯：王楠]