一种AP1000核电厂机组启动时一回路除氧的新技术和方法
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完成单位:三门核电有限公司
登记编号:ZSCX-DL2019-J-2-20
登记年份:2019
发布时间:2019-11-18
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1.立项背景:
三门核电1号机是全球首台AP1000机组(Advanced Passive Pressurized-Water Reactor 1000,美国西屋公司设计的非能动先进压水堆)。
AP1000简化系统、减少设备,其中化学和容积控制系统设计上没有容控箱,无法像传统核电厂在化学除氧前采用物理除氧方式对容控箱进行吹扫,导致除氧效率大大降低。在1号机组热态功能试验期间,西屋主导下的一回路升温除氧耗时70小时,严重影响关键路径。此外,AP1000机组在首循环启动时还面临酸性除氧和无辐照催化除氧的困难,除氧难度加大,制约首次启动除氧的关键路径。通过中方人员的自主化开发AP1000核电厂机组启动时一回路除氧的新技术和方法,并经过实践验证和优化,大大缩短了一回路启动升温的除氧时间,节约了关键路径,创造了客观的经济效益。
2.主要做法
1)物理方式
三门核电根据AP1000机组自身的系统设计特点,首次在国内外开发了脱气塔+ EHT(Effluent Holdup Tank 流出液暂存箱)自循环模式预除氧技术,并组合低压加氢催化除氧补给水对一回路上充下泄稀释降低氧含量的技术,同时对传统电站一回路除氧的方式,如一回路抽真空技术、静动排气技术、氮气吹扫和覆盖技术等进行优化,提高除氧效率。大幅度缓解了AP1000机组设计上没有容控箱,无法采用氮气吹扫实施预物理除氧的难题。
同时,在国内首次引入一回路总气体测量技术,以量化水中气体含量,判断抽真空和动排气效果。
3.化学方式的优化:
对于联氨化学除氧的方式,三门核电在试验中不断摸索化学除氧的规律,总结优化,开发了加药方式、加药时机、联氨添加量以及联氨反应最佳温度等最优参数组合,对化学除氧技术进行了优化、改进提升。
同时,在国内首次创新的使用了联氨快速定性检测方式,大幅度提高了现场定性判断联氨加入的效率,缩短了关键路径。
4.功能效果
三门2号机组热态功能试验期间启动除氧,使用除氧除盐水作为上充水源,上充流量6m³/h。总耗时12h,较三门核电1号机组西屋主导的除氧时间节省了58h,缩短了关键路径。
在1号机组装料后的首次启动除氧期间,酸性环境下除氧用时12小时,本次除氧从5ppm 开始,按照线性除氧模型拟合理论计算,节约了约90小时的除氧时间。
5.创新亮点
针对AP1000机组在热态功能试验阶段及首循环启动阶段,一回路除氧面临的问题,国内外首次开发脱气塔+EHT自循环的预物理除氧方法,并组合化学除氧方式的优化,建立了缩短AP1000 除氧时间的新技术。该技术为国内外首次开发和使用脱气塔+EHT自循环的预物理除氧方法,国内外首次采用低压加氢催化除氧补给水上充下泄稀释降低氧含量的方法,国内首次采用通过测量总气体含量评估一回路静动排气效果的方法。
6.实施应用前后效果(益)情况
实施前三门核电AP1000 1号机组热态功能试验期间升温时一回路除氧耗时约70小时,占用关键路径70小时。
实施后三门核电AP1000 2号机组热态功能试验期间升温时一回路除氧耗时约12小时,缩短关键路径58小时;增加发电效益2900万元。三门核电AP1000 1号机组装料后首次酸性条件下启动除氧耗时约12小时,缩短关键路径约90小时(与线性除氧模型拟合理论计算相比),增加效益4500万元。
7.推广价值及范围
AP1000核电厂机组启动一回路除氧技术和方法适用于AP1000核电热态功能试验和装料后启动升温除氧过程,适合在所有AP1000 机组范围内推广。