福清核电1号机组常规岛除氧器成功吊装就位

李宝佳+付诚

[摘 要]给水除氧器系统是核电站二回路主要热力循环中的一个重要组成部分。该系统接收低压加热系统供给的初步升温的给水，经本系统加热除氧后，主给水泵输送到高压加热系统加热达到要求的温度后，送往核岛蒸汽发生器。在机组正常运行时，本系统所需的加热蒸汽，由汽轮机高压缸排汽供给。机组启动过程中，除氧器的加热需利用辅助蒸汽进行加热，由于设计上未考虑周全造成了除氧器加热时温度不均匀，通过设备的改造， 提高了除氧器水箱机组启动初期水温和加热速度，缩短了机组启动时间。

[关键词]除氧器 加热 改造

中图分类号：U916 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0034-01

1.常规岛除氧器功能

1.1 除氧器功能如下

>对给水进行加热和除氧，向给水泵和启动给水泵提供符合蒸汽发生器给水含氧量要求的给水。

>保证给水泵和启动给水泵具有充分的净正吸入压头。

>储存足够的水量以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。

>将非凝结性气体排向凝汽器和大气。

>使凝结水能够循环回至凝汽器以满足系统冲洗、启动或试验的要求。

>接收以下工质：

——高压加热器的排气和疏水

——蒸汽发生器排污冷却水的回收

——蒸汽转换器排气和凝结水的回收

——冷再热蒸汽

——辅助蒸汽

——主蒸汽旁路蒸汽

——来自低压加热器系统的给水

——常规岛除盐水分配系统提供的补水

——主给水泵和启动给水泵再循环水

2.国内某核电厂常规岛除氧器改造优化

2.1 改造优化背景

国内某核电厂给水除氧器系统除氧器在启动加热过程中，由于设计上未考虑周全造成了除氧器加热时温度不均匀，左右温差约20℃。在分析讨论后提出了改造方案，通过设备的改造，提高了除氧器水箱机组启动初期水温和加热速度，缩短了机组启动时间。

该核电厂一期机组的除氧器加热系统中采用GC-6000/GS-410卧式除氧器。该除氧器是喷雾一体化式，内装有四个喷嘴装置，喷嘴采用进口的盘式碟形喷嘴，其具有压差小、流量大、流量变化率大的优点。四根低压凝结水管道各与一个喷嘴相连，喷嘴出口处设有圆形不锈钢挡板，喷嘴将凝结水雾化喷出，加速除氧和加热的过程。蒸汽吹扫过这些雾化水滴，使其中的不凝结气体释放出来，并将给水加热到接近饱和温度。喷嘴由不锈钢碟片组成，这些碟片在进水压力的作用下张开，喷出水雾。喷嘴内部含有不锈钢滤网，且有可拆卸顶盖方便清洁和检查。设计压力为1.12MPa，最高工作压力为0.9602MPa，设计温度为281℃，最高工作温度为178.13℃，总容积为780m3，有效容积410m3。工作介质为水和蒸汽。大多数法国压水堆核电厂除氧器都是有头除氧器，凝结水喷淋和加热全部在除氧头内进行，给水箱只负责储水，内部没有加热器装置，除氧器冷态启动时间较长，因此需要设置除氧器再循环泵。该核电厂的参考电站设置了除氧器再循环泵，目的是在冷态启动时，为对除氧器内的水进行有效加热和除氧。当利用辅助蒸汽对水箱进行加热时，启动再循环泵，从除氧器底部吸水，经孔板送至除氧器顶部喷嘴，增加了除氧器内部水的循环扰动，达到均匀加热和缩短加热时间的目的。80年代初期在美国西屋公司的火电机组也设有除氧器循环泵，由于我国设计的有头除氧器在给水箱中设置了大量再沸腾装置，其加热效果较好，除氧器冷态启动时间在加热蒸汽充足的情况下，一般在3～5小时，这样为机组的启动节约了不少的时间，简化了操作，为此逐渐停用了除氧器循环水泵。80年代中期随着无头除氧器的研发成功，无头除氧器在我国被广泛使用，设计和运行经验越来越多，由于内部设置了再沸腾装置，对冷水的加热速度非常快，最快到达2小时。因此今年来我国设计的火电厂一般都不设置除氧器再循环泵，除氧器冷态启动时间在3～5小时，满足了机组启动的要求。目前我国大多数核电厂采用了内置式无头除氧器，加热蒸汽直接进入除氧器水箱底部，通过蒸汽直接加热冷水，这个工艺流程与火电厂一致，只要在加热蒸汽量充足的情况下，除氧器能够在2～3小时内把给水含氧量降到规定值以下。所以在该核电厂一期机组在设计初期就取消了原有的除氧器再循环泵。

2.2 除氧器加热不均原因分析

>由于设计初期就取消了原有的除氧器再循环泵

>启动给水泵再循环管线与取水管线同侧，造成了除氧器加热时温度不均匀。

>启动进气量较小，水没有形成对流，辅助蒸汽装置较短，加热不均匀。

3.除氧器改造方案及效果

对于核电除氧器由于体积巨大长度达到50米，要使其在启动加热时达到内部温度分布均匀，需要很长时间，必须采用外加措施使其在除氧器内部形成强制对流，故为缩短启动加热时间一般对于核电除氧器系统均布置除氧器再循环泵。一体化除氧器的工作原理是首先给水流经大流量喷嘴后对水进行雾化，然后雾化水与蒸汽混合换热除氧，完成95%以上的除氧换热过程。然后在鼓泡管的作用下进行鼓泡换热，核电除氧器要具备较好的除氧换热效果也需要设置再循环泵将除氧水循环打回除氧器喷嘴，再除氧水经过大流量喷嘴雾化，雾化后的水与蒸汽充分混合换热这样才能使长度达到50米的核电除氧器的除氧达到要求。仅有鼓泡管将无法满足除氧雾化的要求，故系统布置除氧器再循环泵有利于系统加快除氧换热和除氧器纵向方向温度均一，减少温差。

通过改造该核电厂一号机组大修完成后除氧器启动过程中，70分钟内水温可以从常温加热到104℃，并且消除了改造前除氧器左右加热不均的现象，大大缩短了机组的启动时间。

4.结束语

对除氧器改造虽然提高了成本，增加了工艺难度，但改造后效果良好。该改造经验，对相同或相似除氧器改造具有一定借鉴作用，具有很好的参考价值。

参考文献

[1] 给水除氧器系统手册第2-5章（BCFC）中国核电工程有限公司，2010

[2] 给水除氧器系统流程图版本：001版次13，2017-01

作者简介

李宝佳（1989—），男，黑龍江宁安人，福建福清核电有限公司助理工程师，学士学位，从事核电厂运行工作。

付诚（1987—），男，江西抚州人，福建福清核电有限公司工程师，学士学位，从事核电厂运行工作。