关于核电厂二回路主除氧器低负荷工况运行方式的研究及改进
《装备维修技术》2021年第14期
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关于核电厂二回路主除氧器低负荷工况运行方式福州有线宽带
的研究及改进
林真牛朋亮
健康减肥小窍门（福建福清核电有限公司，福建福清350318）
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摘
要：核电厂二回路主除氧器在低负荷下，由于进入主除氧器流量较小，导致主除氧器内蒸汽反流入进水管道，因此汽水两相流动引起进
水管线振动。本文对低负荷下主除氧器运行方式进行研究，并提出技术改进，增强在低负荷下主除氧器运行方式的灵活性。
关键词：核电厂；除氧器；低负荷运行引言
某核电厂在低负荷工况运行时（2%功率以下，蒸汽发生器由启动给水泵供水），此时凝汽器通过凝结水泵供水到二回路主除氧器，二回路主除氧器通过启动给水泵供水到蒸汽发生器，供水流量约60m ³/h。低压加热器进除氧器流量较低，当主除氧器压力为0.02Mpa.g，凝结水流量低于300m ³/h 时，低压加热器进入主除氧器的逆止阀会频繁出现水锤现象，引起整个低压加热器进除氧器给水管线振动，导致无法长期在此低工况下运行，这降低了在低负荷工况下主除氧器运行方式的灵活性。
1主除氧器功能介绍和分析
1.1主除氧器功能
生命的格言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。该系统接收低加给水系统供给的初步升温的给水，经本系统加热除氧后，由电动主给水系统或启动给水系统输送到高压给水加热器系统加热达到要求的温度后，送往蒸汽发生器。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[1]。
1.2原理分析
电厂中的除氧器采用物理除氧方法，除氧原理依据为道尔顿分压定律和亨利定律：
道尔顿（Dalton）分压定律信贷公司
混合气体全压力等于各组成气体分压力之和。对除氧器而言：Pd=Ps+Pa。其中：Pd，Ps，Pa 分别为除氧器中混和气体总压力、蒸汽分压力、空气分压力。给水定压加热时，随着水的蒸发过程不断加强，水面上的水蒸汽的分压力逐步加大，相应其它气体的分压将不断减小。当把水加热至饱和温度时，水蒸汽的分压力实际上就等于水面上的全压力，其它气体的分压力就会趋近于零，从而创造了将水中溶解的气体全部除去的条件。
亨利（Henry）定律
该定律指出：在一容器中，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积水中气体的溶解量和水面上该气体的分压力成正比。如果水面上某气体的实际分压力低于水中溶解气体所对应的平衡状态压力，则该气体就会在不平衡压差△P 作用下自水中离析出来，直至达到平衡状态时为止。反之，将会发生该气体继续溶于水中的过程。如果能使水面上某气体的实际分压力为零，在不平衡压差作用下就可把该气体从水中完全除掉，这就是物理除氧方法的基本原理。因此，除氧的关键是降低水面上氧的分压力。
1.3除氧流程分析
由低压加热器系统来的凝结水经过一个逆止阀进入除氧器喷淋器，凝结水在喷洒过程中被周围蒸汽加热，随着凝结水温度的不断提高，凝结水中氧气大量析出。经过除氧后的水进入除氧器的贮水区后与位于贮水区底部的加热蒸汽进一步“沸腾”加热，进行深度除氧。如下图1
所示。
图1
二回路除氧器流程
2低负荷工况下进入低压加热器进入主除氧器的管线振动分析
在低负荷工况运行时，主除氧器压力为0.02Mpa.g，凝结水泵通过低压加热器进除氧器流量较低。当凝结水流量低于300m ³/h 时，由于进水流量太低而无法覆盖整个进水管道，主除氧器中的蒸汽会通过喷嘴反向进入进水管线，从而引起汽水两向流动，最终导致进入主除氧器的逆止阀会频繁出现水锤现象，引起整个低压加热器进除氧器给水管线振动。
低压加热器进除氧器给水管线是从左到右依次排列的三根除氧器进水管，通过三路分配母管，分配给数十个喷嘴进入除氧器。根据水流的惯性力（动压、静压的转换），造成下游静压高，上游静压低。故当给水流量小时，下游倒U 型管充满水，进入除氧器喷嘴，除氧器中的蒸汽无法从给水管中倒流。而上游给水管中静压低，水无法漫过倒U 型管进入除氧器。这样，当近端无水时，蒸汽就会倒流进入给水管道，在给水管道中形成汽水两相流。汽水两相流，导致管道中的压力不稳定，逆止阀就会频繁开关，造成管道振动。3改进研究及意见
景优美的成语在低负荷工况下，若长期振动可能造成逆止阀损坏、低加进除氧器给水管线疲劳损伤甚至破裂，同时这种不利状况也降低了二回路运行方式的灵活性。
为了改善在低负荷工况下供水流量较低时避免除氧器进水管线振动的状态，针对此进行研究，主要包括运行方式的优化和通过技改实施。
3.1运行方式的优化
为了避免进入主除氧器的管线振动，可以通过增加进入主除氧器的流量，通过实际机组验证分析，当增加进水流量至一定数值（600m ³/h）时，可以避免蒸汽倒流，从而避免管线振动的现象。但与此同时带来的后果是主除氧器进水和出水流量不匹配导致除氧器液位上升。
鉴于此，通过开启除氧器的排水阀疏水到凝汽器，利用动态循环的过程来保证主除氧器液位恒定。
3.2通过技改实施
首先，进入主除氧器的喷嘴应能实现密封及逆止阀功能。喷嘴用弹簧调节使水在各种负荷工况情况下都能保证成膜良好，以适应除氧设备变工况的需要。同时弹簧喷嘴也可看做一个逆止阀，防止蒸汽倒流入凝结水中，这样才能防止水锤现象。
在三根进主除氧器的进水管道上分别加装三个逆止阀，这样也能避免给水流量低时蒸汽倒流至给水管道产生汽水两相流。4结束语
核电厂二回路主除氧器是二回路水、汽循环的重要组成部分，且主除氧器庞大，制水加热过程缓慢，通过以上运行方式的优化及技改，可以增加二回路在低负荷运行方式的灵活性，保证机组安全可靠运行。参考文献：
[1]徐利根.华龙一号核电厂系统与设备-中国原子能出版社，2017.作者简介：
林真（1988-），男，浙江泰顺人，福建福清核电有限公司工程师，学士学位，研究方向：核电厂运行工作。牛朋亮（1985-），男，河南叶县人，福建福清核电有限公司工程师，学士学位，研究方向：核电厂运行工作。

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