陈振平
福建宁德核电有限公司 福建 福鼎 355200
摘要：2014年，某核电厂一台机组重要厂用水系统贝类捕集器频繁发生堵塞，导致重要厂用水系统无法可靠运行，之后通过滤网孔径改造解决了这一问题。本文对贝类捕集器孔径改造实施的过程背景以及对系统安全的影响进行了分析论述，并根据运行经验，验证了贝类捕集器孔径改造的效果。同时，为解决其他机组重要厂用水系统贝类捕集器季节性堵塞提供了借鉴依据。
关键词：重要厂用水系统；贝类捕集器；孔径；改造；安全影响
1 前言
2014年下半年，某核电厂一台机组重要厂用水系统不能可靠运行。为此进行了大量的分析论证，在采取了清淤、增加临时拦污网、变更内护岸回填料等措施后，重要厂用水系统贝类捕集器堵塞有所缓解，但仍存在压差持续升高的问题。直至2015年1月，重要厂用水系统贝类捕集器完成孔径改造，将2mm的滤网更换成3mm临时滤网后，重要厂用水系统贝类捕集器堵塞问题才得以从根本上解决。下面就贝类捕集器频繁堵塞的原因，以及孔径改造对系统安全的影响进行分析和论述。
2 工作原理
该机组重要厂用水系统有两个互为冗余的系列，每个系列各有2台并联安装的重要厂用水系统泵、1台贝类捕集器和2台并联安装的板式热交换器。其中，贝类捕集器作为管道过滤器，每列设有一台，最终安全分析报告中描述其功能为抗海生物（各种海藻、水母、贝类等），避免热交换器堵塞而影响热量导出。
图1 重要厂用水系统流程示意图
3 重要厂用水系统贝类捕集器改造分析
经过分析，导致重要厂用水系统贝类捕集器2mm滤网堵塞的原因有两个，一是2-3mm之间的砂石或贝壳堵塞滤网，二是贝类捕集器滤网孔径偏小。
对重要厂用水系统贝类捕集器滤网进行扩孔改造，需要考虑其扩孔后对重要厂用水系统流量的影响以及对板式热交换器的影响。下面就滤网改造对以上情况的影响进行展开分析。
1）改造对重要厂用水系统流量的影响
依据供应商给出的板式热交换器冷侧实际流动阻力特性，设计院利用仿真计算软件计算了重要厂用水系统中的流量、压降等参数。计算结果表明，滤网孔径扩大后，重要厂用水系统流量增加幅度低于1%，仍然满足重要厂用水系统流量安全准则要求。
重要厂用水系统贝类捕集器滤网扩孔后，对贝类捕集器压差、板式热交换器压差变化幅度微小，对原设定值、仪表量程的影响可以忽略，经设计院分析，贝类捕集器滤网扩孔对重要厂用水系统的测量和控制影响是可以接受的。
2）对板式热交换器的影响
该机组重要厂用水系统板式热交换器为兰石换热设备有限公司提供，其板片（见下图2、图3）波纹深度4mm，板式热交换器重要厂用水系统侧流道宽变化范围为0mm~8mm。
由于钛板的流道宽在0mm~8mm，同时，从几何尺寸上可流通的颗粒最大直径尺寸为Hflow（等于4mm），贝类捕集器滤网孔径扩大到3mm后，2mm~3mm之间的颗粒物仍然可以通过RRI板换钛板流道，不会发生流道堵塞。
理论上分析，贝类捕集器滤网孔径扩大到3mm，2mm~3mm尺寸的砂石、贝壳等颗粒进入RRI板换内部后如不能全部随水流排走，对RRI板式热交换器运行维护的影响主要体现在以下两个方面：
影响一：板片表面的堵塞速度有所增加，从而增加设备的清洗维护频率。
影响二：砂石颗粒含量增加堵塞流道时，会造成局部流速过高，从而导致颗粒对板片表面的冲刷力增加，增加板片表面磨损的风险。
对于上述影响一：
在重要厂用水系统泵启停切换运行期间，由于海水流量突然的变化，导致板式热交换器海水侧流速突然变化，增加了对2mm~3mm颗粒物的携带排出能力，缓解堵塞情形，因此不需要提高设备的清洗维护频率。
对于上述影响二：
流动介质携带颗粒物产生磨损的程度同流动速度直接相关。由于板式热交换器的海水侧流速较低（在重要厂用水系统单泵海水流量范围下，钛板间平均流速约0.35~0.73m/s；角孔分流口流速约为0.85~1.15m/s），在通用的板式热交换器压损设计优化的流速选择范围内，该流速远低于许多试验和实践验证安全的导致换热板片磨损的流速限值，因此不会产生板式热交换器表面严重磨损的情况。
4 该核电厂其他机组现状
该核电厂其他机组自首次装料以来，重要厂用水系统贝类捕集器几乎每年都会出现因堵塞而导致压差高的情况，并且主要集中在夏季，堵塞物主要为碎贝壳和砂石。
5 改造的效果验证
自2014年12月该机组重要厂用水系统贝类捕集器改造为孔径3mm滤网至今，贝类捕集器压差稳定，系统未再发生堵塞。
6 结论
根据论证分析并结合两台机组的运行经验，说明重要厂用水系统贝类捕集器滤网孔径由2mm扩大到3mm后，重要厂用水系统流量满足安全准则要求，对下游板式热交换器不存在不可接受的堵塞和磨损情况，有效解决了重要厂用水系统贝类捕集器频繁堵塞的问题。
并且，可以为解决其他机组重要厂用水系统贝类捕集器季节性堵塞提供借鉴依据。
参考文献
[1]周涛.压水堆核电厂系统与设备,2012-7.
[2]郑富裕，邵向业，丁云峰.压水堆核电厂运行.原子能出版社,1998.
论文作者:陈振平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/12
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