AP1000核电机组蒸汽发生器排污系统设计改进

学术论文 2018-06-08 16:03:29
  1 系统主要功能描述 
  蒸汽发生器排污系统设置目的是通过对蒸汽发生器连续的排污,净化蒸汽发生器二次侧的水质,使其保持在电站正常运行的要求范围内;排污水通过该系统进行冷却、降压、净化后回到二次回路循环。AP1000蒸汽发生器系统主要流程如图1所示,M310二代加机组蒸汽发生器系统主要流程如图2所示。 
  2 蒸汽发生器排污系统主要设备设置方案改进 
  2.1 换热器设置改进 
  相对二代加百万千万核电机组,A1P000机组的两台蒸汽发生器均设置了独立的排污管线,每列排污管线对应1台再生热交换器,而在M310机组中3台蒸汽发生器的排污管线是共用1台再生热交换器,同时备用了1台非再生热交换器,在AP1000机组中,非再生热交换器已取消。 
  2.2 除盐装置设计改进 
  二代加机组一直采用了传统的离子树脂床来净化排污水,这种处理方法虽然能够有效净化排污水,但缺点是需要经常更换树脂,且产生的树脂废物较多,无形中需要增加核电站中固体废物处理的能力,且运行过程中需要除盐水清洗,这也增加了废水的产生。在AP1000机组中,这方面采用了更为先进的去离子技术――电去离子(EDI)法,它是继离子交换树脂、反渗透、电渗析之后日益获得广泛应用的新型水处理技术,虽然在国内的部分火电厂已经得到了应用,但是在核电站中采用此技术,AP1000是首次。EDI技术保留了传统的树脂床优点,不仅可以连续净化水,而且可以自动连续再生,不需要酸碱及再生用水,使得系统的操作强度降低,更环保;更重要的是这种设备相对于离子交换床而言占地面积更小,对管道和设备布置而言,具有很大的优越性。 
  2.3 排放装置设计改进 
  排污水经过净化处理后,在排污水没有放射性情况下,需要返回到凝汽器补给水室内,由于凝汽器处于真空状态,排污水直接排向凝汽器会产生气化或者闪蒸,在这种情况下连续运行会出导致严重的腐蚀损坏,因此排污水不能直接排向凝汽器。在二代加机组中,采用了倒U水封设计方法,根据现场运行反馈,这种设计在电厂初始运行阶段容易在倒U型水封的下降阶段产生水锤、振动和噪音;在AP1000核电站中,采用了背压调节阀的设计方案,确保BDS到凝汽器的排放管线背压不会产生气化或者闪蒸,并通过在主控室实时监测排放管线上压力调节阀提供的控制信号,确保万无一失。 
  3 系统关键点位控制方法的改进 
  3.1 排污水水质监测方法改进 
  由于燃料包壳的破损及一回路向二回路的泄露,蒸汽发生器二次侧的水会产生放射性,放射性的强度取决于燃料的破损率及一回路向二回路的泄漏率,根据排污水放射性监测结果决定排污水是否需要排向放射性废液系统,在排污水的放射性达到一定值时必须隔离排污。因此取样监测系统的设置非常重要。二代加机组中,核取样系统对排污水取样并对处理管路进行监督,在蒸汽发生器出口、阳床及混床除盐器出口、排放管线上均设有取样口,可以监测排污水的化学及放射性指标,在发现有放射性时,将信号传给到主控室,操作员再根据状况进行排污系统的相应操作;三代AP1000机组中,二回路取样系统位于SGS安全壳隔离阀和热交换器的下游,A/B排污系列隔离阀上游,以保证独立监测每台蒸汽发生器二回路水的化学性能,同时在排污水公用排放母管、EDI净化水及浓水排放管上均设有的辐射测量仪表监测装置,一旦检测到由蒸汽发生器一次侧向二次侧的泄漏引起的放射性,排污水会自动排放至液体放射性废物系统进行处理和排放,同时隔离EDI装置,更为严重的情况下可以隔离排污系统。避免放射性在过滤器及EDI内积累。相对二代加机组,由放射性污染引起排污系统的动作装置更加先进,可以及时避免由一回路向二回路的泄露引起的污染。 
  3.2 超压保护装置 
  二代加机组中,排污系统只在减压站下游设置了一个超压保护装置。而AP1000的排污系统中,超压保护分为低压保护和高压保护,低压保护装置位于EDI装置下游的公用排污集管上,用于防止流量调节阀下游的低压部分超压;同时在与启动给水系统相连的管线上也设置了一个安全阀,防止下游的止回阀泄露引起低压排污管线超压;高压部分的超压保护装置位于热交换器出口的排污管线上,用于保护流量调节阀上有的排污管线,除此之外,在EDI装置上也设置有多台安全阀用于防止EDI电解除盐装置及过上游过滤器超压。 
  4 系统接口变化 
  在二代加及三代核电中,由于蒸汽发生器排污系统的功能都是一样的,因此,两者上下游的主要接口系统没有变化。其中,一个大的变化是由于取消了非再生热交换器的做为备用,AP1000核电蒸汽发生器排污系统省去了与设备冷却水系统的接口;其次,由于使用电除盐装置,省去了与三废系统及服务于树脂除盐器的的系统接口,如处理废树脂的固体废物处理系统,冲洗树脂的核岛除盐水系统等;最后,由于与凝汽器的接口处不再使用水封保护凝汽器的真空,因此与常规岛除盐水分配系统及常规岛废液收集系统的接口也相应取消。这些辅助的服务系统在AP1000蒸汽发生器排污系统中的取消之后大大减少了厂房的布置工作量,可以优化厂房的布置设计。 
  5 结束语 
  通过对比以上两个堆型的蒸汽发生器排污系统的差异,我们可以发现,在三代核电中此系统的设计虽然简化了,但是对安全方面的设计,如放射性监测、超压保护等更加重视,这一点也符合了AP1000三代核电更为先进和安全的设计理念。 
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