反应堆某供水系统优化改造方案

曹宇 雷超 陈庆旭 魏大明 高俭 胡启帅

（中国核动力研究设计院，四川成都 610041）

1.背景

某循环冷却水系统（简称W系统）用于为二回路用户提供满足要求的冷却水。系统设置有3台增压泵（W001/002/003PO）和3台电动差压式过滤器（W001/002/003FI），运行方式均为2用1备，每台过滤器滤精度为185μm。W系统增压泵从安全水池吸水，加压后送至过滤器过滤，再送至屋顶二回路用户水箱W001BA，水箱内的冷却水通过重力流供给二回路用户用水。W系统工艺流程如图1所示。

在雨季期间，安全水池水中泥沙较多时，W系统运行过程中过滤器易发生堵塞，滤水量减少，影响二回路用户的供水量，无法保证二回路用户的安全稳定运行。

2. W系统优化思路

通过分析差压式过滤器的结构及工作原理，结合W系统运行经验，W系统供水不足是雨季期间，大量泥沙、泥浆和藻类从进入安全水池，最终进入过滤器导致堵塞，并且过滤器在滤网清洗过程中，排污水量较大（约占滤水量20%）。通过以上分析，得出W系统优化方案有更换过滤器、二回路用户出水收集和冷却塔方案。

3.优化思路的具体分析

3.1 更换过滤器方案

（1）使用筒体体积更大，过滤面积更大的过滤器。过滤面积越大，单位时间内的滤水量也会相应增加，理论上过滤面积增加一倍，过滤器过滤能力也会相应的增加一倍[1]；相对于原有差压式过滤器，其过滤能力有一定提高，但是过滤原理未发生改变，随着运行时间的增加，过滤器仍旧会出现堵塞现象，影响二回路用户的供水量[2]。（2）采用钢刷式过滤器。钢刷式过滤器通过旋转钢刷将粘附于过滤器内侧的泥浆清洗下来且不中断滤水，适应于泥沙含量较多的水源过滤，但排污过程中掉下来的泥和原水混合带走，流量损失较大（20%以上），造成过滤器滤水量减小，影响二回路用户的供水量[3]。

3.2 二回路用户出水收集方案

在二回路用户末端增加冷却水收集水池，收集二回路用户冷却后的冷却水，通过增压泵送至二回路用户水箱，与W系统冷却水混合后，再次供给二回路用户。在雨季W系统最大供水量约950m³/h，二回路用户最大供水流量1600m³/h，则需要从向二回路用户水箱补充650m³/h二回路用户出水。根据监测，2019年安全水池最高水温为26.6℃，二回路用户出水最高温度为60℃，回650m³/h冷却水至水箱，W系统提供950m³/h冷却水，混合后的温度为 ：（60℃ ×650m³/h+26.6℃ ×950m³/h）/1600m³/h=40.17℃。若二回路用户满功率运行且全部用来发热，可将水温升高19.69℃。此时，二回路用户出口温度为：40.17℃+19.69℃=59.86℃。二回路用户出口水温要求是低于60℃，因此满足二回路用户运行要求，但雨季W系统供水量低于950m³/h时，该方案则难以保证二回路用户的供水要求。

3.3 新增冷却塔方案

二回路用户末端增加冷却水收集水池及冷却塔，对二回路用户冷却后的冷却水进行收集冷却，形成一个相对闭式的循环冷却，并以原有W系统作为二回路用户水箱补水源。收集水池用于收集二回路用户出水，该水池调节容积为最大流量时10min的体积，即1600m³/h×10min=266.67m³。W系统最大供水量1600m³/h，即冷却塔设计冷却最大流量1600m³/h，暂定二回路用户进出水水温为32℃/50℃，即冷却塔设计进出口温度50℃/32℃，经市场调研，可以满足此要求。W系统新增冷却塔设置3台机械通风冷却塔（2备1用），冷却塔设计参数为热负荷16.5 MW，循环水量900m³/h，每台机械通风冷却塔设置2个冷却单元，单格冷却水量为450m³/h，底部设置冷水池。新W系统工艺流程如图2所示。

图2 新W系统工艺流程图

该方案统改动量较大，费用较高，但可彻底解除二回路用户供水不足问题。

4. W系统优化建议方案

综上所述，在雨季安全水池水质较差，泥沙含量较多时，W系统采用新增冷却塔方案可彻底解决二回路用户供水需求。各方案综合对比如表1所示。

表1 各方案综合对比表

5.结论

针对W系统的优化中，过滤器和冷却塔的选择和实际应用情况，提出几条思路：（1）使用筒体体积更大，过滤面积更大的过滤器能在一定范围内增加过滤器的滤水量，但运行时间过长也会导致过滤器堵塞；（2）钢刷式过滤器适用于泥沙较多的原水过滤，过滤器有较好的反洗效果，但实际调研发现反洗流量损失较大（大于原水的20%）；（3）新增冷却塔采用封闭式循环冷却，具有改动量大，费用高等特点，但能保证二回路用户的供水品质及供水量，是W系统的最佳优化方案。