三門核電循環水系統排水方案簡析

李河洋

摘要：三門核電采用三代核電技術，循環水系統采用一次循環冷卻的供水方式。循環水管道設計上較二代核電布置更低，系統停運后管道無法自動排水。每次機組大修期間的維修和防腐工單需要將循環水系統徹底排水。介紹了利用當前系統設計，采取有效措施縮短循環水系統排水時間的方案。提出了一些設計改進建議，以更利于循環水系統運行和排水。

關鍵字：三門核電；循環水系統；排水；虹吸

1. 引言

三門核電循環水系統采用一次循環冷卻的供水方式，將汽輪機凝汽器和汽輪機輔機的熱量傳輸至海水。三門核電機組額定功率1251MW，所需要的海水流量大，為了更好的利用虹吸、降低循環水泵功率，三門核電循環水系統管道布置更低，系統停運后管道無法自動排水。根據循環水系統預防性維修大綱，每次機組大修時需要對一臺循環水泵進行整修；根據三門核電設備防腐大綱，每次大修需要對循環水系統主管道、凝汽器海水進出口電動隔離閥、二次濾網進行內部腐蝕檢查。因為大修期間循環水系統相關的工作，所以每次機組大修都需要對循環水系統進行徹底的排水。通過三門核電1/2號機組熱態功能試驗和啟動試驗階段執行循環水排水的實際情況，循環水系統排水耗時長，需要運行人員和維修人員緊密配合，易成為維修工單開工的制約因素。采取有效措施縮短循環水系統排水時間，可以有效的縮短大修期間循環水系統維修工期。

2. 三門核電循環水系統簡介

三門核電循環水系統采用單次循環冷卻的設計，循環水取自三門灣，經過凝汽器加熱后排入三門灣。

每臺機組的循環水系統包含2臺50%額定容量的循環水泵、4個取水前池鋼閘門和2個虹吸井鋼閘門，取水前池和虹吸井2臺循環水泵公用。循環水泵采用單級、浸入式、可調葉片角的立式混流泵，每臺循環水泵出口設置1臺電動隔離閥，每半側凝汽器進、出口各設置1臺電動隔離閥（共計12臺）。每臺循環水泵入口設置有2臺旋轉濾網，每半側凝汽器進口設置有1臺二次濾網，以防止碎屑及海生物進入凝汽器。每半側凝汽器出口設置有1臺收球網，用于收集凝汽器膠球清洗系統的膠球。

3. 循環水系統管道布置

采用北取南排的方式：取水采用海底混凝土涵洞，設置取水前池；排水采用混凝土排水渠，設置虹吸井和排水口。單機組的1條取水涵洞在取水前池處分4個流道、經4臺旋轉濾網后匯流成2條流道，每條流道對應1臺循環水泵。2條鋼質循環水進水母管（DN4100）進入汽機房，然后每條循環水母管分成3條支管（DN2700），每條支管對應1臺凝汽器的半側水室（共3臺凝汽器），循環水經過凝汽器后又匯流成2條循環水排水母管（DN4100），流入虹吸井。虹吸井經2條混凝土排水渠后排入三門灣。同時虹吸井下游設置有混凝土的排水工作井，用于核島廠用水系統的海水排放。

三門核電機組額定電功率1251MW，為滿足三門核電凝汽器的冷卻，保證凝汽器的背壓，循環水設計流量279600m3/h。雖然循環水泵采用了適用于大流量工況的立式混流泵，但為降低循環水泵的功率、減小循環水泵的尺寸，循環水泵房、汽機房和虹吸井布置相比于M310機組標高更低。

4. 循環水系統排水方案

4.1 循環水系統水量計算

循環水系統停運后，按照三門灣平均高潮位+2.30m計算，循環水進出口母管和支管基本滿水狀態，凝汽器內部分循環水管道留存海水（虹吸破壞閥開啟）。依據管徑和管道長度計算各部分的海水量見表2（海水量取整m3）。

4.2 循環水系統排水步驟

三門核電在熱態功能試驗和啟動試驗期間進行多次循環水系統排水，不斷的對排水方案進行優化，排水時間不斷縮短。優化后的排水方案如下：

1） 凝汽器入口側排水

循環水泵出口隔離閥至汽機房之間的DN4100的管道排水，通過打開循環水泵出口電動隔離閥，只要吸水前池的海水潮位低于該段循環水管道的標高，依靠重力就可以倒流至吸水前池。凝汽器入口支管的海水通過二次濾網排污閥排至汽機房海廢水池，再通過海廢水泵排至虹吸井，其中包括凝汽器內留存的海水。吸水前池的閘門放置到位后，通過前池的海淡原水泵和臨時潛水泵排水。因為吸水前池處兩臺循環水泵的流道是相互隔開的，此部分的排水兩列可以單獨進行。

2） 凝汽器出口側排水

因為虹吸井內兩條流道是互通的，所以需要等兩臺循環水泵都停運后再對凝汽器出口至虹吸井段進行排水。虹吸井閘門放下后，利用虹吸井海淡原水泵和臨時潛水泵排水，排水范圍包括凝汽器出口母管和虹吸井內海水。此部分排水結束后，凝汽器出口支管的海水通過收球網的排污閥排至汽機房海廢水池，再通過海廢水泵排至虹吸井。

吸水前池和虹吸井的海淡原水泵各有2臺，額定流量1000m3/h，排水至海水淡化系統的混凝沉淀池。因為設置有低液位保護，海淡原水泵不能將前池和虹吸井排空，但因為海淡原水泵流量比臨時潛水泵大，所以也可以有效縮短排水時間。

5. 設計改進建議

因為海水中的泥沙、海生物等原因，凝汽器出口支管上DN2700的電動蝶閥關閉后多次出現內漏，導致汽機房海廢水泵排水至虹吸井后又返回至汽機房。當需要單臺循環水泵停運檢修時，可能導致汽機房內循環水管道排水不凈。鑒于這些問題，提出如下設計改進建議：

虹吸井兩條流道隔開。當前設計循環水的兩條流道在虹吸井處是互通的，必須要兩臺循環水泵都停運才可以放下虹吸井閘門。虹吸井的兩條流道實體隔開后，可以實現單臺循環水泵停運隔離和排水。

汽機房海廢水泵排水變更至排水工作井。當前設計汽機房海廢水泵排水至虹吸井，虹吸井閘門放下且虹吸井排水至循環水管口液位以下后，汽機房海廢水泵的排水才真正的有效。將汽機房海廢水泵排水變更至排水工作井，虹吸井閘門放下后，汽機房海廢水泵、臨時潛水泵、海淡原水泵可以同時對凝汽器出口母管/支管和虹吸井進行排水。

6. 結論

通過優化的循環水系統排水方案，設備/閥門正常的情況下，可以滿足三門核電循環水系統檢修和防腐檢查的需要。同時針對當前存在的問題，提出了一些改進建議，可以優化循環水系統運行和檢修的靈活度。

參考文獻

[1] SMG-CWS-M3-001，Circulating Water Systerm Systerm Specification Document，R0

[2] SMG-732-P2-101，虹吸井平剖面圖，R1

[3] SMG-7100-P2-104，循環水泵房I-I剖面圖，R0

[4] SMG-CWS-M0-AA0387，三門核電一期工程循環水系統及高程圖，RA