反應堆某供水系統優化改造方案

曹宇 雷超 陳慶旭 魏大明 高儉 胡啟帥

（中國核動力研究設計院，四川成都 610041）

1.背景

某循環冷卻水系統（簡稱W系統）用于為二回路用戶提供滿足要求的冷卻水。系統設置有3臺增壓泵（W001/002/003PO）和3臺電動差壓式過濾器（W001/002/003FI），運行方式均為2用1備，每臺過濾器濾精度為185μm。W系統增壓泵從安全水池吸水，加壓后送至過濾器過濾，再送至屋頂二回路用戶水箱W001BA，水箱內的冷卻水通過重力流供給二回路用戶用水。W系統工藝流程如圖1所示。

在雨季期間，安全水池水中泥沙較多時，W系統運行過程中過濾器易發生堵塞，濾水量減少，影響二回路用戶的供水量，無法保證二回路用戶的安全穩定運行。

2. W系統優化思路

通過分析差壓式過濾器的結構及工作原理，結合W系統運行經驗，W系統供水不足是雨季期間，大量泥沙、泥漿和藻類從進入安全水池，最終進入過濾器導致堵塞，并且過濾器在濾網清洗過程中，排污水量較大（約占濾水量20%）。通過以上分析，得出W系統優化方案有更換過濾器、二回路用戶出水收集和冷卻塔方案。

3.優化思路的具體分析

3.1 更換過濾器方案

（1）使用筒體體積更大，過濾面積更大的過濾器。過濾面積越大，單位時間內的濾水量也會相應增加，理論上過濾面積增加一倍，過濾器過濾能力也會相應的增加一倍[1]；相對于原有差壓式過濾器，其過濾能力有一定提高，但是過濾原理未發生改變，隨著運行時間的增加，過濾器仍舊會出現堵塞現象，影響二回路用戶的供水量[2]。（2）采用鋼刷式過濾器。鋼刷式過濾器通過旋轉鋼刷將粘附于過濾器內側的泥漿清洗下來且不中斷濾水，適應于泥沙含量較多的水源過濾，但排污過程中掉下來的泥和原水混合帶走，流量損失較大（20%以上），造成過濾器濾水量減小，影響二回路用戶的供水量[3]。

3.2 二回路用戶出水收集方案

在二回路用戶末端增加冷卻水收集水池，收集二回路用戶冷卻后的冷卻水，通過增壓泵送至二回路用戶水箱，與W系統冷卻水混合后，再次供給二回路用戶。在雨季W系統最大供水量約950m3/h，二回路用戶最大供水流量1600m3/h，則需要從向二回路用戶水箱補充650m3/h二回路用戶出水。根據監測，2019年安全水池最高水溫為26.6℃，二回路用戶出水最高溫度為60℃，回650m3/h冷卻水至水箱，W系統提供950m3/h冷卻水，混合后的溫度為 ：（60℃ ×650m3/h+26.6℃ ×950m3/h）/1600m3/h=40.17℃。若二回路用戶滿功率運行且全部用來發熱，可將水溫升高19.69℃。此時，二回路用戶出口溫度為：40.17℃+19.69℃=59.86℃。二回路用戶出口水溫要求是低于60℃，因此滿足二回路用戶運行要求，但雨季W系統供水量低于950m3/h時，該方案則難以保證二回路用戶的供水要求。

3.3 新增冷卻塔方案

二回路用戶末端增加冷卻水收集水池及冷卻塔，對二回路用戶冷卻后的冷卻水進行收集冷卻，形成一個相對閉式的循環冷卻，并以原有W系統作為二回路用戶水箱補水源。收集水池用于收集二回路用戶出水，該水池調節容積為最大流量時10min的體積，即1600m3/h×10min=266.67m3。W系統最大供水量1600m3/h，即冷卻塔設計冷卻最大流量1600m3/h，暫定二回路用戶進出水水溫為32℃/50℃，即冷卻塔設計進出口溫度50℃/32℃，經市場調研，可以滿足此要求。W系統新增冷卻塔設置3臺機械通風冷卻塔（2備1用），冷卻塔設計參數為熱負荷16.5 MW，循環水量900m3/h，每臺機械通風冷卻塔設置2個冷卻單元，單格冷卻水量為450m3/h，底部設置冷水池。新W系統工藝流程如圖2所示。

圖2 新W系統工藝流程圖

該方案統改動量較大，費用較高，但可徹底解除二回路用戶供水不足問題。

4. W系統優化建議方案

綜上所述，在雨季安全水池水質較差，泥沙含量較多時，W系統采用新增冷卻塔方案可徹底解決二回路用戶供水需求。各方案綜合對比如表1所示。

表1 各方案綜合對比表

5.結論

針對W系統的優化中，過濾器和冷卻塔的選擇和實際應用情況，提出幾條思路：（1）使用筒體體積更大，過濾面積更大的過濾器能在一定范圍內增加過濾器的濾水量，但運行時間過長也會導致過濾器堵塞；（2）鋼刷式過濾器適用于泥沙較多的原水過濾，過濾器有較好的反洗效果，但實際調研發現反洗流量損失較大（大于原水的20%）；（3）新增冷卻塔采用封閉式循環冷卻，具有改動量大，費用高等特點，但能保證二回路用戶的供水品質及供水量，是W系統的最佳優化方案。