AP1000核电厂3、4号机组凝结水精处理系统设计优化

AP1000 核电厂 3 、 4 号机组 凝结水精处理系统设计优化

赵守霞 张受卫 冀青杰 李延军

国家电投山东省海阳市海阳核电厂 ，山东 海阳 265116

摘要： 本文从系统设计、布置、运维可达等角度介绍了AP1000核电厂3、4号机组对凝结水精处理系统的设计优化情况，供后续建设的核电或火电机组参考。

关键词： 凝结水精处理 设计优化 系统设计

引言

AP1000 核电一期工程核岛采用美国西屋联队的第三代先进压水堆技术，主蒸汽至汽机房接口参数:压力5. 53MPa，温度270. 3℃，蒸汽湿度0.36%，蒸汽流量1887kg/s。核岛对水质要求严格，且由于凝结水水量较大，远超出同样等级的火电机组，凝结水精处理系统（以下简称CPS）对提高核电站热力系统水汽品质、延长机组运行寿命和保证热力设备安全、经济运行具有十分重要的意义。

某AP1000核电厂1、2号机组CPS系统在工程建设过程中存在很多问题，导致CPS系统在运行过程中多次出现垫片漏水，酸碱计量间跑酸，返酸雾，树脂再生过程中漏树脂，出水水质不合格等问题，以致后期多次进行改造工作。为此，某AP1000核电厂3、4号机组对CPS系统进行多方面的设计优化，避免类似事情重复发生。

1 CPS系统设计情况介绍

某AP1000核电厂CPS系统采用旁流量式精处理工艺，系统设计流量4441m³/h，系统设计压力4.0Mpa。系统的进水从凝结水泵出口母管接出，经过前置阳床、高速混床、后置过滤器后，由凝结水升压泵升压送入CPS进口接入点后的凝结水管道中。系统流程为：

凝结水母管→前置阳床→高速混床→后置过滤器→凝结水升压泵→凝结水母管（见图1）

图1 凝结水精处理系统流程图

CPS系统大旁路为无阀旁路，对二回路凝结水进行全流量处理，保证凝结水有5%-10%的回流量，以达到全容量处理的目的。每套CPS单元均设置一套再生单元及辅助单元，再生采用高塔法，为4塔设置，设有混床树脂储存罐，采用盐酸和氢氧化钠再生。酸碱储存为室外布置，酸碱计量为计量箱+计量泵的模式，酸碱废水采用了就地中和，采用了压缩空气进行气力搅拌，并设有水力循环搅拌，中和终点的控制没有实现全自动，为人工干预控制，中和后排入WWS系统（WWS系统没有中和处理能力）。

2 3、4号CPS系统设计优化

为了进一步提高CPS系统运行、检修的便利性，对CPS系统设计及布置进行了优化。

2.1 系统设计

取消阳床旁路，设置了能够旁路掉阳床和混床的旁路，通过设置该旁路，凝结水可直接进入后置过滤器，后置过滤器作为除铁过滤器使用。通过该优化，在机组启动时，放宽了凝结水进入CPS的水质要求，进水铁杂质含量可由海阳一期工程的500µg/l提高至1000µg/l，减少机组启动时间，节约冲洗水量。

取消酸碱计量箱，再生酸液通过室外酸碱储存罐经过酸碱计量泵直接进入再生系统对失效树脂进行再生。

2.2 布置

CPS所有设备均布置在汽机房辅助间0米层，在布置上进行了以下优化：

2.2.1设备布置

CPS泵的布置考虑便于电机维修或更换，在泵电机上方设置检修用手动葫芦（带行走装置）。设备通道能够满足叉车通过，可将电机运出。后置过滤器出口换滤芯区域，能够满足换芯空间需求，并为上层过滤器换芯考虑平台。酸碱储罐布置在室外，高度满足自流至计量泵入口压力需求，酸碱储存区域考虑设置厂棚设备的布置位置，根据工艺流程，考虑管道布置的便利性。

2.2.2 管道及附件布置

管道法兰连接处下方尽量不布置电控柜、箱等设施，如必须放置，考虑防护措施。考虑系统对阳床、混床进水管流量测量的精度要求不是很高，流量测量装置的直管段要求适当缩短。

阀门集中区域设置固定平台。阀门非集中区域，需操作的手动阀门，考虑设置移动操作平台。DN300以上阀门，设置检修吊点和吊轨。DN300以下、重量超过1t阀门设置检修吊点。

2.3 设备材料选型

海阳核电3、4号机组CPS系统在设备选型，管道及配件材质选择方面进行了设计优化。1、2号机组钠表选型精度不能满足测量要求，3、4号机组钠表选型为ORILON牌型号；3、4号机组阳床、混床要求除上部配备对开视镜外，下部需要配备视镜，便于观察树脂的运行状况；CPS系统除盐单元相关的管道垫片优化为金属缠绕垫片；酸计量泵下游的Y型过滤器和卸压阀优化为碳钢衬塑材质。

2.4 运维可达

CPS系统阳床和混床出口树脂捕捉器顶部排气阀两端为螺纹连接，且其后管道一直延伸至排污沟内。解体树脂捕捉器时需提升顶部盖板，因顶部盖板上的排气阀及其后管道无法拆除，导致无法提升顶部盖板。建议将排气阀后管道切开，并加装活动卡套式直通管接头。

1、2号机组废水中和系统受制于压缩空气供给能力中和效果较差，酸碱投加控制性差，取样点位置有限，反应滞后，无法实现自动控制。3、4号机组CPS在废水池内部增加旋流装置或者采用专用罗茨风机曝气，增加多点取样，采用计量泵添加中和用酸碱。

1、2号机组CPS系统阳床及混床可视窗位置较高，且其周边无可达平台，无法起到监视树脂的目的。3、4号机组对阳床及混床增加观察窗平台。

2.5 通风问题

根据DL/T5035-2004 的要求，酸计量间的换气次数不少于每小时15 次（酸碱共用时，每小时10 次），室内空气严禁再循环。某AP1000核电厂CPS通风设计满足要求，因CPS系统酸碱计量间存在漏酸、返酸雾等问题，3、4号机组考虑在酸碱计量间增加一套风机，并增加一套酸雾检测装置，当监测到酸雾时，连锁启动风机，将酸雾排出。

2.6 运行参数

CPS阳床、混床运行参数详见表1，其中混床最终漂洗电导＜0.06μs/cm，比其他核电混床最终漂洗电导要求更为严格，使混床的运行时间较长，除盐水用量多，后期根据运行经验可适当调整混床最终漂洗电导。

表1 阳床/混床运行参数

2.7 其他

CPS中和水池pH表取样点位于主管道中部，且部分取样管路高于取样点，造成停泵后样水被抽走，流通池内存不住水，电极经常干置，影响pH电极性能和寿命。更改取样点和取样管路走向，考虑在取样管路上增加虹吸破坏措施。

CPS冲洗水泵出口去阳树脂再生间储存罐增加逆止阀，防止阀门失效或误操作，水倒流污染除盐水。

树脂再生罐上三个树脂添加阀安装位置低，导致存在3-5米的死管段，存在树脂再生时交叉污染问题，建议将阀门向上移动，或上部增加盲板。

3 结论

3、4号机组CPS系统通过取消阳床旁路，取消酸碱计量箱，增加室外酸碱区域平台，阳床、混床平台等优化设计，进一步提高CPS系统运维便利性、安全可靠性，为机组长期安全运行提供有效保障。

参 考 文 献

1. 凝结水精处理系统的设计优化[J].陈进生,2002(3):9-11

2. 核电厂凝结水精处理系统设计优化[J]贲永才,2020(19)105-107

作者简介：赵守霞（1988-），女，山东海阳，研究生学历，工程师，国家电投集团山东核电有限公司设计管理处，从事核电厂电厂水处理系统研究6年，通讯地址：山东省海阳市山东核电设计管理处，邮编265116，联系电话0535-3871668，邮箱zhaoshouxia@spic.com.cn。