华龙机组低压给水加热器系统差异性分析研究

    任旭东 龚帅 刘慧杰 成都 黄盼 刘本帅

    中图分类号：F407.9 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2019）3-184-02

    摘 要 低压给水加热器系统的主要功能是利用汽轮机的抽汽来加热凝结水，以提高机组的热效率。华龙机组属于我国自主研发的新型三代核电机组，领先国际先进水平。低压给水加热系统的设计在原来的M310机组的基础上作了较大的改进和优化，本文主要分析这些改进及优化以及对系统的运行和调试所产生的影响。对后续拟建设的华龙机组在安装、调试、运行及维修过程中具有一定的参考意义。

    关键词 华龙机组 M310机组 给水加热器 疏水排气

    一、概述

    低压给水加热器系统（TFL）的功能是利用汽轮机（中、低压缸）的抽汽来加热凝结水，主要由双列、四级低压加热器及其凝结水、抽汽、疏水及排气系统组成。本系统不属于与任何核安全功能直接或间接有关的系统。

    （一）LP1、LP2复合式低压加热器的主要功能如下

    1.用汽轮机低压缸的抽汽加热凝结水（凝结水主要由低压缸排气被海水冷凝后而来），提高机组的热效率。

    2.将低加的壳侧疏水排至凝汽器（LP1、LP2复合式低压加热器安装在凝汽器喉部，抽汽管道很短，其蒸汽冷凝成水后直接进入凝器）。

    3.将低加的壳侧不凝结气体排至凝汽器。

    （二）LP3、LP4低压加热器的主要功能如下

    1.利用汽机的中压缸抽汽加热来自复合式低加的凝结水，以提高机组的热效率。

    2.将低加的壳体疏水排至低一级加热器或TFR的疏水箱（其中LP4的疏水正常情况下排至LP3，危急时疏水至凝汽器。）。

    3.将低加的壳体不凝结气体排至凝汽器。

    4.其中LP3低加的抽汽管道同时接受汽轮机组轴封的漏气。

    5.将抽汽管道的疏水排至凝汽器（通过抽汽止回阀前后的8個疏水罐及疏水器实现疏水的收集及排放）。

    二、设计差异

    华龙机组的低加疏水加热器系统的设计较M310机组作了较大的改进，这些改进主要体现在系统的工艺流程、运行及逻辑控制等方面。

    （一）系统流程差异

    1.取消低压加热器出口电动总隔离阀设计（原ABP006VL）。设计分析：ABP006VL主要起防止除氧器中水及蒸汽从喷头倒流进低压给水加热器的作用，由于华龙机组除氧器厂家更换，采用了专利技术的喷头（弹簧喷嘴），此类型的喷嘴在运行时能起到逆止阀的作用。而取消此阀门后的效果需重点关注，需要注意的是，取消阀门后低加无法建立TFE-TFLTFE循环冲洗，低加需要和除氧器一起冲洗。

    2.取消了TSR壳体疏水箱向TFL出口母管疏水的接口。设计分析：华龙机组的TSR的壳体疏水箱中的疏水通过疏水泵直接到TFD，而不是通过TFL的管道输送到TFD水箱的，此设计简化TFL的工艺流程。

    3.系统增加了一条管线，将4号低加出口的凝结水引到了TSR系统壳体疏水泵入口管线。设计分析：此管线的增加，可以防止快速降负荷时泵的汽蚀。而GSS系统并未设计此管线。

    4.增加疏水泵。设计分析：M310机组每列低加疏水箱出口疏水泵配置为1台，而华龙机组每列配置为2台，实现一用一备的功能，提高了系统的可靠性。两台疏水泵都设置了再循环流量管线，但两条管线并不是单独回到疏水箱，而是汇总成一条管线回到疏水箱的。如果能分开，系统的冗余性更高。

    （二）逻辑控制差异

    1.TFR与ACO的水位报警值差异。

    设计分析：因设备的厂家及机组容量的变化，故对应设备结构及参数有所变化，对调试及运行影响不大。

    2.疏水阀定值差异。M310机组中正常疏水和危急疏水阀定值存在偏置，并且在正常疏水阀保护关闭时，危急疏水阀定值自动切换为原正常疏水阀定值；华龙一号机组正常疏水和危急疏水阀定值需手动设置。

    设计分析：危急疏水阀定值需实际验证，对调试无影响。

    （三）重要设备差异

    1.低压加热器。

    设计分析：华龙一号的TFL低压加热器较M310而言，给水流量大幅度增加，对应的换热面积也增加，换热面积的增加有助于提高换热的速率。另外，LP3及LP4更换生产厂家后对加热器的运行情况需要重点关注。可以调研同行电厂，是否有采用相同型号的加热器，以便了解次类型设备的运行情况及良好经验反馈。

    2.低加疏水泵。

    设计分析：华龙机组的TFR低加疏水泵较M310而言，每列增加了一台疏水泵，增加了系统的冗余性；另外，更换生产厂家后泵的在调试及运行过程中需要重点关注。

    3.加热器及低加疏水箱本体监测仪表差异。

    设计分析：华龙机组复合式低压加热器就地液位计较M310机组每台加热器在设计上都减少了1台。从耗材方面来讲，降低了生产成本。从系统可靠性来讲，因复合式低加供货厂家并未改变，故此类型液位计的故障率高低及准确性有待在调试及运行过程中进行验证。华龙机组4#低加的液位开关每台加热器只保留了低液位及高高高液位的报警，较M310机组取消了高和高高的报警，此优化有待进一步验证。同样，华龙机组对于低加疏水箱液位开关在设计上也有所减少，仅仅保留了低低液位和高高液位的报警，故在机组调试过程需要重点关注。

    （四）系统运行差异

    低压给水加热器系统的运行分为正常运行、特殊稳态运行以及特殊瞬态运行，其中后两种运行工况如操作不当，会影响机组的负荷。

    设计分析：经分析对比，不同工况下二者的运行差异仅仅体现在给水流量、给水的进出口焓、蒸汽流量、温度及压降等方面，对应的工艺操作没有太大的差異。

    控制基准。低压给水加热器系统的控制主要有加热器的水位控制、进汽电动阀控制、抽汽止回阀控制、疏水阀控制、进出水电动阀控制等。

    设计分析：相比M310机组，华龙机组取消了低加凝结水出口至除氧器的电动隔离阀，对应的控制简化。另外，低加疏水泵数目的增加，使得低加系统的控制逻辑又有所复杂，在机组调试及运行过程中也需重点关注。

    （五）系统阀门气源故障及失电分析

    1.失去仪用压缩空气。本系统在失去气源会影响所有气动阀门的动作。气源故障时，抽汽母管的抽汽止回阀将关闭。所有抽汽管道上的疏水阀将打开。

    设计分析：通过对比，华龙机组同M310机组对于气动阀的在失气时的响应在设计上保持一致。

    2.失去控制电源。失去48VDC：失去48V直流电源时将导致所有带有先导式电磁阀的气动门的电磁阀失去电源，抽汽止回阀故障关闭（单电控电磁阀，得电开，失电关），疏水阀则故障打开。

    设计分析：通过对比，华龙机组同M310机组对于气动阀的在失去48V直流电源时的响应在设计上保持一致。

    失去220VAC：220V电源供给DCS的一层、二层设备。当其电源失去后，本系统所有在DCS中监控的参数就无法被控制和显示。

    设计分析：通过对比，华龙机组同M310机组对于在失去220V交流电源时的响应在设计上保持一致。

    失去380VAC：失去该电源，即失去设备的动力电源，将不能在远方或就地对阀门进行操作，但可以通过人工在机旁进行操作电动阀门。

    三、结语

    华龙机组低压给水加热器系统同M310机组对比在设计上作了很多改进和优化，充分体现了三代核电机组的安全性、稳定性、冗余性以及先进性。对于系统改进的项目在机组安装、调试、运行及维修过程中也应重点关注。通过本文的分析与研究，明确以上差异，并将这些设计变更落实到具体的文件中。

    参考文献：

    [1] 曹丹.给水加热器疏水回收系统设计手册[S].华东电力设计院，2011（10）.

    [2] 都立国.给水加热器疏水回收系统手册[S].华东电力设计院，2016（05）.

    [3] 曹丹.低压给水加热器系统设计手册[S].华东电力设计院，2011（10）.

    [4] 都立国.低压加热器系统手册[S].华东电力设计院，2016（01）.