某核电除氧器制水方案优化

某核电除氧器制水方案优化

万翔 1 钱冬亮 2

1. 万纳神核控股集团有限公司， 浙江 嘉兴 314000

2.中国核电工程有限公司， 浙江 嘉兴 314000

摘要:蒸汽发生器作为核电厂的重要设备，进入蒸发器水质的要求及其严格。除氧器为蒸汽发生器提供合格的除氧水，满足蒸汽发生器需水量和凝汽器供水量不匹配时的瞬态工况，在二回路的重要性不言而喻。在实际调试过程中，合格的除氧水制造过程较繁琐，尤其在除氧器水质悬浮物控制、化学加药PH值调整等方面，反复进水、加热、化验、加药、排水等工作往往耗费大量的人力物力。除氧器制水在面临除氧器内壁出现锈蚀和正式加药装置施工滞后等问题，通过分析除氧器的结构差异，大胆创新采取高压水枪除锈与临时加药装置等方式，确保了二回路水压试验顺利完成，为后续机组热试冲转期间除氧器制水工作提供了宝贵的经验。

关键字：除氧器；除锈；加热；悬浮物；加药；制水

1 某核电除氧器结构

除氧器给水装置有3根给水母管和20个均匀分配的支管，在分配支管下设有36只单只额定出力在120t/h弹簧喷嘴（哈锅自主设计）。下部设置除氧盘模块，除氧器内共设有不锈钢板条压制成的V型板条锯齿状槽口除氧盘400个。

除氧器设有3套再沸腾装置（辅助蒸汽、主蒸汽、高压缸抽汽），辅助蒸汽有3组启动加热蒸汽管，其下部设置多根支管。蒸汽通过每个支管底部上的12个Φ10的小孔喷出，直接喷入水空间，此种分布结构可以降低设备在启动过程中的振动和噪音。机组启动时，能尽快将冷水加热至除氧设备工作压力下的饱和温度，加快给水除氧速度。

除氧器正常运行时凝结水通过给水母管进入到弹簧喷嘴中，凝结水以膜状喷至受水箱中，水流经下面的散水桶底部Φ16的孔，使水能够均匀的雨淋状落入除氧盘上。在此过程中，高压缸抽汽进入除氧器，蒸汽自下而上向上流动，与凝结水充分接触，将凝结水加热至接近除氧器工作压力下的饱和温度，去除凝结水中大部分的不凝结气体。被加热除氧的凝结水均匀地洒在下面的除氧盘上，在这里水再次被不断地破碎、剖析，形成膜状一层层向下流动，同时水在除氧盘中还做横向流动，增加了汽水接触的面积，保证了介质传热的时间，使凝结水与自下而上的蒸汽充分接触，为溶氧的逸出提供足够长的时间和动力。从而达到深度除氧，使蒸发器给水含氧量达到标准要求值。

2 某核电除氧器优化

2.1 取消除氧器再循环泵

简化运行操作、降低厂用电、减少设备维修工作和节省投资。在除氧器布置上适当做调整，除氧器补水端设置在一端，启动给水泵下降管与再循环管设置在另一端，排污管设置在中间位，辅助蒸汽设置成三组均匀分布管线连接除氧器，除氧器制水过程中升温更加均匀。

2.2 取消除氧器作为第四组旁排阀

汽轮机发电机组低压缸末级叶片直径达到 6.7m，低压缸具备更大的排汽面积，增大凝汽器换热面积和凝结水流量。当机组出现甩负荷等情况时，凝汽器可满足汽轮机旁路蒸汽全部排入，在设计上满足任何工况下所有的旁路主蒸汽全部排向凝汽器。

2.3 取消除氧器内部主蒸汽抽汽管线

因取消内部管线，简化除氧器内部结构，除氧器进汽管口采用档板遮挡，使蒸汽向二边扩散，避免对除氧器内部结构蒸汽冲刷造成损坏，蒸汽在除氧器内部自由扩散，降低蒸汽压力及运行阻力，减少除氧器制造成本和维修工作。

3 除氧器制合格除氧水准备

3.1 制水前除氧器内部除锈

3.1.1 清洗的原理

由高压泵、调压装置、软管与硬管、喷头及装水桶等部件组成。冲洗介质为除盐水，通过高压泵将筒装水加压输出至喷嘴处，对除氧器内壁进行冲刷，在高压水枪强力冲击的推动作用下，将污垢锈等从管壁上剥离，再通过除氧器排污阀将污水送出管道外。根据清洁的洁净度要求，可往复进行多人同时清洗。

3.1.2 清洗流程

先将设备进行组装完成，桶装水满足启泵要求，启动高压清洗设备，清洗时将压力调至15-20MPa，清洗人员用手持冲洗枪对除氧器内壁0.5-1m范围内进行高压冲洗直到目测管壁内无锈污渍等杂质。

3.1.3 清洗结果

人工冲洗的结果验收主要以目视检查为主。按照以往机组经验，人工手动打磨除锈约20天左右完成，而采用高压水枪冲洗方案，前后仅需5-7天即可完成。

3.2 制合格除氧水的调节

3.2.1 加药量计算

据 除氧器液位容积公式：

除氧器每次加药数量（联氨溶液）：M＝V×150ppm÷1000÷35%Error: Reference source not found

除氧器每次加药数量（氨水）：N＝V×100ppm÷1000÷25%Error: Reference source not found

M为除氧器所需加联氨溶液药量；。

N为除氧器所需加氨水溶液药量；

R为除氧器圆筒半径；

H为除氧器内部液位高度（以除氧器底部计算）；

L为除氧器总长度；

V为除氧器液体体积。

3.2.2 临时加药装置

临 时加药装置与启动给水泵系统加药根阀连接，将联氨溶液添加到启动给水泵入口上游，加药过程保持启动给水泵打循环，加药装置流程图详见下图（图1）。

4 除氧器制水过程

除氧器进水前，控制上游水质悬浮物至合格要求。除氧器补水至低液位，辅助蒸汽供汽阀适当开度，除氧器加热时补水至正常液位，启动给水泵启动再循环管线进行搅拌。当除氧器水温至70℃后，取样检测悬浮物，悬浮物不合格，进行动态换水。换水过程中补水与排污协同作业，避免除氧器水位过高或过低，蒸汽开度也适当控制开度，维持温度在60℃以上即可。除氧器动态换水一段时间后再次悬浮物化验，直至悬浮物小于0.1ppm。悬浮物合格后，将除氧器水温提升至80℃（热力除氧和利于联氨化学反应速率）以上启动临时加药泵进行加药。

第一罐合格除氧水注入二回路管道时，维持水温在80℃以上，在除氧器第二罐进行补水的同时，将启动给水泵切换至再循环管线、辅助蒸汽供汽阀阀门开度适当开大、启动临时加药泵进行加药同时作业，利用辅助蒸汽和启动给水泵小循环两个手段同时对除氧器进行搅拌混合，使联氨和氨浓度混合更均匀 (每罐水加药量都已准确计算)，节省混合时间。

以往机组经验，除氧器制水全过程持续约10天左右才能完成，除氧器由于前期除氧器内部采用高压水枪冲洗方案，清洁度得到一定保证，悬浮物得以控制，整个制水流程完成仅约60个小时全部完成，使得二回路试压工作提前7天开始。

5 总结

结合除氧器结构特征，采用新的冲洗制水方案，使二回路制水工作简易化。在实施高压水枪冲洗后，除氧器内部的杂质大大降低，制水悬浮物更易合格，减少了制水过程中反复动态排水工作。精确计算每罐除氧水的加药量，也使得制水过程中PH值调节更加容易。新版除氧器冲洗制水方案在某核电机组二回路水压试验中已成功实施，取得阶段性的成效，也为常规岛二回路水压试验赢得了时间，后续热试冲转制合格除氧水也可借鉴此方案。

参考文献:

[1]彭娟，《福清5号机组二回路水压试验进水临时加药方案》,方案编号:NTMB-ES-2019-006。

[2]张玉龙，《二回路水化学技术条件》，中国核动力研究设计院，2016-4-1。

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