華龍機組低壓給水加熱器系統差異性分析研究

任旭東 龔帥 劉慧杰 成都 黃盼 劉本帥

中圖分類號：F407.9 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）3-184-02

摘 要 低壓給水加熱器系統的主要功能是利用汽輪機的抽汽來加熱凝結水，以提高機組的熱效率。華龍機組屬于我國自主研發的新型三代核電機組，領先國際先進水平。低壓給水加熱系統的設計在原來的M310機組的基礎上作了較大的改進和優化，本文主要分析這些改進及優化以及對系統的運行和調試所產生的影響。對后續擬建設的華龍機組在安裝、調試、運行及維修過程中具有一定的參考意義。

關鍵詞 華龍機組 M310機組 給水加熱器 疏水排氣

一、概述

低壓給水加熱器系統（TFL）的功能是利用汽輪機（中、低壓缸）的抽汽來加熱凝結水，主要由雙列、四級低壓加熱器及其凝結水、抽汽、疏水及排氣系統組成。本系統不屬于與任何核安全功能直接或間接有關的系統。

（一）LP1、LP2復合式低壓加熱器的主要功能如下

1.用汽輪機低壓缸的抽汽加熱凝結水（凝結水主要由低壓缸排氣被海水冷凝后而來），提高機組的熱效率。

2.將低加的殼側疏水排至凝汽器（LP1、LP2復合式低壓加熱器安裝在凝汽器喉部，抽汽管道很短，其蒸汽冷凝成水后直接進入凝器）。

3.將低加的殼側不凝結氣體排至凝汽器。

（二）LP3、LP4低壓加熱器的主要功能如下

1.利用汽機的中壓缸抽汽加熱來自復合式低加的凝結水，以提高機組的熱效率。

2.將低加的殼體疏水排至低一級加熱器或TFR的疏水箱（其中LP4的疏水正常情況下排至LP3，危急時疏水至凝汽器。）。

3.將低加的殼體不凝結氣體排至凝汽器。

4.其中LP3低加的抽汽管道同時接受汽輪機組軸封的漏氣。

5.將抽汽管道的疏水排至凝汽器（通過抽汽止回閥前后的8個疏水罐及疏水器實現疏水的收集及排放）。

二、設計差異

華龍機組的低加疏水加熱器系統的設計較M310機組作了較大的改進，這些改進主要體現在系統的工藝流程、運行及邏輯控制等方面。

（一）系統流程差異

1.取消低壓加熱器出口電動總隔離閥設計（原ABP006VL）。設計分析：ABP006VL主要起防止除氧器中水及蒸汽從噴頭倒流進低壓給水加熱器的作用，由于華龍機組除氧器廠家更換，采用了專利技術的噴頭（彈簧噴嘴），此類型的噴嘴在運行時能起到逆止閥的作用。而取消此閥門后的效果需重點關注，需要注意的是，取消閥門后低加無法建立TFE-TFLTFE循環沖洗，低加需要和除氧器一起沖洗。

2.取消了TSR殼體疏水箱向TFL出口母管疏水的接口。設計分析：華龍機組的TSR的殼體疏水箱中的疏水通過疏水泵直接到TFD，而不是通過TFL的管道輸送到TFD水箱的，此設計簡化TFL的工藝流程。

3.系統增加了一條管線，將4號低加出口的凝結水引到了TSR系統殼體疏水泵入口管線。設計分析：此管線的增加，可以防止快速降負荷時泵的汽蝕。而GSS系統并未設計此管線。

4.增加疏水泵。設計分析：M310機組每列低加疏水箱出口疏水泵配置為1臺，而華龍機組每列配置為2臺，實現一用一備的功能，提高了系統的可靠性。兩臺疏水泵都設置了再循環流量管線，但兩條管線并不是單獨回到疏水箱，而是匯總成一條管線回到疏水箱的。如果能分開，系統的冗余性更高。

（二）邏輯控制差異

1.TFR與ACO的水位報警值差異。

設計分析：因設備的廠家及機組容量的變化，故對應設備結構及參數有所變化，對調試及運行影響不大。

2.疏水閥定值差異。M310機組中正常疏水和危急疏水閥定值存在偏置，并且在正常疏水閥保護關閉時，危急疏水閥定值自動切換為原正常疏水閥定值；華龍一號機組正常疏水和危急疏水閥定值需手動設置。

設計分析：危急疏水閥定值需實際驗證，對調試無影響。

（三）重要設備差異

1.低壓加熱器。

設計分析：華龍一號的TFL低壓加熱器較M310而言，給水流量大幅度增加，對應的換熱面積也增加，換熱面積的增加有助于提高換熱的速率。另外，LP3及LP4更換生產廠家后對加熱器的運行情況需要重點關注。可以調研同行電廠，是否有采用相同型號的加熱器，以便了解次類型設備的運行情況及良好經驗反饋。

2.低加疏水泵。

設計分析：華龍機組的TFR低加疏水泵較M310而言，每列增加了一臺疏水泵，增加了系統的冗余性；另外，更換生產廠家后泵的在調試及運行過程中需要重點關注。

3.加熱器及低加疏水箱本體監測儀表差異。

設計分析：華龍機組復合式低壓加熱器就地液位計較M310機組每臺加熱器在設計上都減少了1臺。從耗材方面來講，降低了生產成本。從系統可靠性來講，因復合式低加供貨廠家并未改變，故此類型液位計的故障率高低及準確性有待在調試及運行過程中進行驗證。華龍機組4#低加的液位開關每臺加熱器只保留了低液位及高高高液位的報警，較M310機組取消了高和高高的報警，此優化有待進一步驗證。同樣，華龍機組對于低加疏水箱液位開關在設計上也有所減少，僅僅保留了低低液位和高高液位的報警，故在機組調試過程需要重點關注。

（四）系統運行差異

低壓給水加熱器系統的運行分為正常運行、特殊穩態運行以及特殊瞬態運行，其中后兩種運行工況如操作不當，會影響機組的負荷。

設計分析：經分析對比，不同工況下二者的運行差異僅僅體現在給水流量、給水的進出口焓、蒸汽流量、溫度及壓降等方面，對應的工藝操作沒有太大的差異。

控制基準。低壓給水加熱器系統的控制主要有加熱器的水位控制、進汽電動閥控制、抽汽止回閥控制、疏水閥控制、進出水電動閥控制等。

設計分析：相比M310機組，華龍機組取消了低加凝結水出口至除氧器的電動隔離閥，對應的控制簡化。另外，低加疏水泵數目的增加，使得低加系統的控制邏輯又有所復雜，在機組調試及運行過程中也需重點關注。

（五）系統閥門氣源故障及失電分析

1.失去儀用壓縮空氣。本系統在失去氣源會影響所有氣動閥門的動作。氣源故障時，抽汽母管的抽汽止回閥將關閉。所有抽汽管道上的疏水閥將打開。

設計分析：通過對比，華龍機組同M310機組對于氣動閥的在失氣時的響應在設計上保持一致。

2.失去控制電源。失去48VDC：失去48V直流電源時將導致所有帶有先導式電磁閥的氣動門的電磁閥失去電源，抽汽止回閥故障關閉（單電控電磁閥，得電開，失電關），疏水閥則故障打開。

設計分析：通過對比，華龍機組同M310機組對于氣動閥的在失去48V直流電源時的響應在設計上保持一致。

失去220VAC：220V電源供給DCS的一層、二層設備。當其電源失去后，本系統所有在DCS中監控的參數就無法被控制和顯示。

設計分析：通過對比，華龍機組同M310機組對于在失去220V交流電源時的響應在設計上保持一致。

失去380VAC：失去該電源，即失去設備的動力電源，將不能在遠方或就地對閥門進行操作，但可以通過人工在機旁進行操作電動閥門。

三、結語

華龍機組低壓給水加熱器系統同M310機組對比在設計上作了很多改進和優化，充分體現了三代核電機組的安全性、穩定性、冗余性以及先進性。對于系統改進的項目在機組安裝、調試、運行及維修過程中也應重點關注。通過本文的分析與研究，明確以上差異，并將這些設計變更落實到具體的文件中。

參考文獻：

[1] 曹丹.給水加熱器疏水回收系統設計手冊[S].華東電力設計院，2011（10）.

[2] 都立國.給水加熱器疏水回收系統手冊[S].華東電力設計院，2016（05）.

[3] 曹丹.低壓給水加熱器系統設計手冊[S].華東電力設計院，2011（10）.

[4] 都立國.低壓加熱器系統手冊[S].華東電力設計院，2016（01）.