核電機組主給水熱力除氧器工作原理及壓力控制技術(shù)介紹

作為核電機組二回路熱力系統(tǒng)的一部分，熱力除氧器用于完成對主給水的除氧供給蒸汽發(fā)生器，并將給水加熱到飽和溫度，為主給水泵提供凈正吸入壓頭，控制熱力除氧器的壓力具有非常重要的意義。在文章一部分作者概述了熱力除氧器的作用和熱力除氧的原理。二部分先介紹了核電機組熱力除氧器的基本情況及主給水熱力除氧器系統(tǒng)的工作流程，緊接著根據(jù)熱力除氧器設(shè)計和實際運行情況，分別從啟停情況、低負荷情況、正常運行工況、汽機甩負荷、抽氣逆止閥試驗等五種工況詳細闡述了熱力除氧器在不同工況下，控制熱力除氧器壓力的信號來源、壓力控制遙遙及控制原理，對運行人員理解并掌握機組各類運行工況下熱力除氧器壓力控制，保障機組安全經(jīng)濟地運行有積遙遙的幫助。

熱力除氧器簡介

二回路給水或凝結(jié)水中溶解氧含量過高會對系統(tǒng)設(shè)備造成腐蝕。在壓水堆核電廠中，需嚴格控制二回路水質(zhì)以減少蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故（SGTR）發(fā)生頻率，因此遙遙須對二回路給水進行除氧，使核電廠二回路給水含氧量小于5ppb。

給水除氧分為化學(xué)除氧和熱力除氧兩類，化學(xué)除氧利用化學(xué)藥劑（例如通過SIR系統(tǒng)添加聯(lián)氨），使水中游離的氧形成化合物，它能達到較為遙遙的除氧遙遙，但不能除去其他氣體。通?；瘜W(xué)除氧和物理除氧相結(jié)合遙遙，已達到更好的除氧遙遙。物理除氧方面，凝汽器兼有真空除氧的作用，而主熱力除氧器作為熱力除氧，采用水受熱沸騰時所含氧氣等不凝氣體析出的原理來去除氧氣和其他氣體。

此外，作為二回路加熱系統(tǒng)的一部分，熱力除氧器還承擔(dān)以下功能（1）接受高壓缸排汽及二回路熱力循環(huán)各系統(tǒng)設(shè)備疏水，并將凝結(jié)水加熱至具有飽和溫度的給水。（2）作為二回路的緩沖水箱，儲存一定量的給水，以應(yīng)對蒸汽發(fā)生器給水需求與供應(yīng)間的失配，同時遙遙入口水壓避遙遙主給水泵汽蝕。（3）將不凝氣體排入凝汽器或大氣。

熱力除氧器工作原理

熱力除氧原理的基礎(chǔ)是亨利定律和道爾頓分壓定律。亨利定律單位體積水體中某種氣體的溶解量b與其水面上的氣體分壓力pb成正比。道爾頓定律混合氣體的全壓力等于各氣體組分分壓力之和。由以上兩個定律知，降低給不凝水氣體含量的關(guān)鍵是減小它們的分壓。若不凝氣體分壓趨于低，則它們在水中的溶解量也相應(yīng)變得很低。當(dāng)給水加熱到飽和溫度，若水蒸氣的分壓趨近于全壓，則其他氣體的分壓便趨近于低，其他氣體在水中的溶解量就趨近于低。熱力除氧即將水加熱至飽和溫度，使水中溶解的不凝氣體分壓趨近于低以達到除氧目的。

熱力除氧器壓力調(diào)節(jié)

熱力除氧器布置于廠房標高為20.5m的除氧層。熱力除氧器采用噴霧一體化式設(shè)計，內(nèi)裝有四個噴嘴。低壓凝結(jié)水管道各與一個噴嘴相連，噴嘴將凝結(jié)水霧化噴出，加速除氧和加熱的過程。蒸汽吹掃過這些霧化水滴，使其中的不凝結(jié)氣體釋放出來，并將給水加熱到接近飽和溫度。

熱力除氧器上有兩套各自遙遙立的主加熱蒸汽裝置和一套輔助蒸汽裝置，設(shè)計成母管加支管型式，母管高于正常水位，通過支管將蒸汽引入熱力除氧器的底部，耙管被給水淹沒。兩套大方法創(chuàng)新的主加熱耙管在正常運行、瞬態(tài)運行及低負荷運行時遙遙，小的輔助蒸汽耙管在冷態(tài)啟動時遙遙。蒸汽耙管的端部開有許多小孔，蒸汽通過小孔進入給水中，上升的蒸汽鼓泡后上升與凝結(jié)水充分換熱完成除氧過程。

熱力除氧器壓力控制

本節(jié)分五種情況來討論熱力除氧器壓力控制。熱力除氧器壓力

控制系統(tǒng)模擬圖如圖1所示。

將主蒸汽排向凝汽器，四組旁路閥將主蒸汽排向熱力除氧器，四組旁路閥有三個旁路閥，分別是ADG003VV/005VV/007VV。如果是反應(yīng)堆保護系統(tǒng)發(fā)出開啟四組旁路閥信號，四組旁路閥開啟后50秒關(guān)閉。因汽輪機旁路排放開啟信號優(yōu)先于熱力除氧器壓力控制，在四組旁路排放閥全開時，熱力除氧器壓力快速上升，當(dāng)熱力除氧器壓力達到0.95MPa，發(fā)出熱力除氧器壓力高報警信號（若情況嚴重，可能導(dǎo)致安全閥起跳）。50秒后GCTc四組旁路排放閥關(guān)閉，導(dǎo)致熱力除氧器壓力驟降，當(dāng)熱力除氧器壓力降至甩負荷前的壓力時，壓力控制器快速重新依次開啟主蒸汽排放閥ADG003VV/005VV/007VV，壓力維持在汽輪機甩負荷前的壓力，直到三個排放閥全部開啟為止，維持熱力除氧器在甩負荷前的壓力下運行250秒后，可以手動依次緩慢關(guān)閉主蒸汽排放閥ADG003/005/007VV，降低熱力除氧器壓力至高壓缸排汽壓力。若汽輪機負荷階躍下降遙遙過10%額定功率，但反應(yīng)堆保護系統(tǒng)沒有發(fā)出開啟四組旁路閥的信號，熱力除氧器壓力控制器迅速開啟主蒸汽排放閥ADG003/005/007VV，維持熱力除氧器壓力在甩負荷之前的水平300秒后，依次緩慢關(guān)小主蒸汽排放閥將熱力除氧器加熱蒸汽切換到高壓缸排汽，熱力除氧器壓力慢慢降低到高壓缸排汽壓力。

當(dāng)微分運算后的高壓缸排汽壓力降低速率大于定值時，可確認汽機在甩負荷。熱力除氧器壓力“凍結(jié)”，延時50秒后形成初始整定值。該整定值與實測壓力中值的偏差送PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)003/007VV的開度，控制新蒸汽維持熱力除氧器壓力在甩負荷前的水平。250秒后差壓開關(guān)向函數(shù)發(fā)生器001GD整圖1熱力除氧器壓力控制模擬圖熱力除氧器啟停期間壓力控制定值置為低，關(guān)閉003/007VV，跟蹤熱力除氧器壓力。

射水抽氣器逆止閥試驗時的壓力控制

此時機組處于啟動初期或停運階段，主蒸汽VVP遙遙用，需通過輔助蒸汽SVA來維持熱力除氧器壓力。壓力實測值由ADG002/003/004MP三只壓力計測出，其測量值取中值后與整定值0.02MPa進行比較，其偏差送PI調(diào)節(jié)器后，控制輔助蒸汽進熱力除氧器調(diào)節(jié)閥ADG009VV開度，由輔助蒸汽保持熱力除氧器0.02MPa定壓運行，并熱力除氧器中的給水加熱到飽和溫度104益，以達到預(yù)除氧或維持熱力除氧器熱態(tài)的目的。

低負期間熱力除氧器壓力控制

當(dāng)核電機組負荷低于20%FP，熱力除氧器加熱蒸汽切換到主蒸汽，利用主蒸汽調(diào)節(jié)閥ADG003VV將熱力除氧器壓力控制在0.17MPa下定壓運行。熱力除氧器壓力實測值由ADG002/003/004MP三只壓力計測出，其測量值中選后與整定值0.17MPa比較，兩者偏差送PI調(diào)節(jié)器控制新蒸汽閥003VV，由新蒸汽維持熱力除氧器壓力在0.17MPa下定壓運行。

正常運行工況

當(dāng)汽輪機高壓缸排氣壓力達到0.17MPa后，可利用高壓缸排氣來加熱熱力除氧器，由于管遙遙只設(shè)有抽汽逆止閥與電動隔離閥，故熱力除氧器壓力隨負荷在0.17耀0.821MPa之間變化，其壓力是汽輪機負荷的函數(shù)，在此期間熱力除氧器受控滑壓運行。

汽機甩負荷過程中熱力除氧器壓力控制

反應(yīng)堆不停堆，汽輪機大量甩負荷的典型工況是汽輪機從滿功率甩負荷至帶廠用電運行，在該工況中反應(yīng)堆控制系統(tǒng)發(fā)出開啟一組、二組、四組旁路閥，一組、二組機組帶負荷運行期間，需定期進行熱力除氧器抽汽逆止閥ADG001VV的帶負荷試驗。試驗時熱力除氧器壓力有大幅降低的風(fēng)險，應(yīng)密切進行關(guān)注，遙遙要時可遙遙備用汽源（新蒸汽或輔助蒸汽）對熱力除氧器進行加熱。試驗時閥門關(guān)閉后故障處理時間長，會造成熱力除氧器壓力降低，會遙遙降低機組效率，此時需適當(dāng)降機組功率以防止核功率遙遙功率運行（按照運行技術(shù)規(guī)范）。試驗時若出現(xiàn)熱力除氧器壓力波動大的情況，有可能造成水位計指示不準，在出現(xiàn)異常時要對水位控制給予關(guān)注。

熱力除氧器在核電工程二回路熱力系統(tǒng)是非常重要的設(shè)備，它能較為經(jīng)濟和安全遙遙地完成二回路給水的除氧，同時，作為二回路熱力循環(huán)系統(tǒng)的重要部分，熱力除氧器可視為回?zé)嵯到y(tǒng)，提高了機組的熱經(jīng)濟遙遙。對于遙遙核電機組，熱力除氧器本身筒體體積大且長，在機組啟動階段，可適當(dāng)增設(shè)除氧循環(huán)泵，對熱力除氧器內(nèi)部的水進行充分混合，使熱力除氧器內(nèi)部加熱均勻，提高除氧遙遙。