基于電廠取水外來物堵塞的預(yù)防管理

摘 要：海水作為電廠的冷源，對(duì)電廠運(yùn)行來說至關(guān)重要，其水質(zhì)一旦發(fā)生變化，容易引起取水堵塞，發(fā)生冷源障礙，導(dǎo)致機(jī)組降功率，停機(jī)停堆的嚴(yán)重后果。文章依據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外核電廠發(fā)生取水堵塞事件，對(duì)引發(fā)堵塞的外來物原因進(jìn)行分析，從管理上提出電廠取水過程中防止外來物堵塞的措施，最大限度降低堵塞發(fā)生的可能性，保障機(jī)組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電廠取水；外來物；堵塞；預(yù)防；管理

1 概述

世界運(yùn)行重要事件反饋報(bào)告統(tǒng)計(jì)的從2004年到2015年期間，發(fā)生的有關(guān)核電廠取水堵塞事件超過100起。在國(guó)內(nèi)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前大部分的沿海在運(yùn)核電廠（包括中核和中廣核）大多有過因取水堵塞對(duì)機(jī)組造成影響的相關(guān)事件。其主要原因是取水水質(zhì)發(fā)生變化。海水通過夾雜海生物，泥沙，碎片垃圾雜物等在過濾設(shè)備上發(fā)生堵塞。一旦發(fā)生堵塞，不僅影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還直接降低電廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，電廠預(yù)防取水堵塞具有十分重要的意義。

2 堵塞原因及預(yù)防管理

2.1 堵塞原因

核電廠海水取水從取水口經(jīng)過三道屏障進(jìn)入泵房。第一道屏障為取水口前的攔污網(wǎng)；第二道為粗細(xì)格柵；第三道則是旋轉(zhuǎn)鼓形濾網(wǎng)。三道屏障的網(wǎng)孔依次遞減，實(shí)現(xiàn)對(duì)海水的逐級(jí)過濾，使之達(dá)到符合使用標(biāo)準(zhǔn)。不同電廠發(fā)生堵塞事件的主要原因可以歸結(jié)為以下幾類（統(tǒng)稱為外來物）：（1）海生物（水母、魚蝦、水生植物藻類等）；（2）漂浮物（包括海水表層和懸浮的垃圾雜物）；（3）泥沙。泥沙的沉積主要與取水口合理的設(shè)計(jì)有關(guān)，文章重點(diǎn)闡述的是對(duì)海生物和海面漂浮物這些外來物的預(yù)防。

2.2 預(yù)防管理

根據(jù)堵塞原因，對(duì)進(jìn)入電廠取水的外來物采取如下預(yù)防措施。

2.2.1 建立取水口海面漂浮物和海生物的攔截體系

在取水的源頭，設(shè)置一道攔船網(wǎng)，1-2道欄油網(wǎng)，主要針對(duì)船只，大型不明漂浮物，油污的攔截。此外，在取水閘門井前，設(shè)置2～3道攔污網(wǎng)，按照縱深防御的思想，攔污網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸由大到小逐級(jí)減少。攔污網(wǎng)之間間距沒有普遍適用的固定值，這取決于當(dāng)?shù)睾Ｑ蟮乃沫h(huán)境，不同電廠根據(jù)自身情況進(jìn)行確定，一般來說，其合理間距數(shù)值需滿足攔污網(wǎng)維護(hù)空間的基本條件。

在攔污網(wǎng)設(shè)置過程中，除了攔截海水表層的外來物，還需考慮海水里層。只有這樣，才能從表層、中層、底層等不同高度水域進(jìn)行全方位覆蓋。因此，從單道屏障的完整性來看，攔污網(wǎng)的設(shè)置應(yīng)貫穿某一區(qū)域的不同水層。這樣，形成對(duì)海生物和漂浮物第一道屏障的多層橫向縱向攔截體系，有利于堵塞的預(yù)防。

2.2.2 對(duì)取水口周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

不少電廠因缺乏對(duì)初始設(shè)計(jì)并未提及的海生物進(jìn)行預(yù)防，而發(fā)生取水堵塞的事件。某電廠的“海地瓜”入侵事件便是一例，在初始設(shè)計(jì)的海域海生物調(diào)查報(bào)告中并未提及，因缺乏對(duì)該海生物的了解和及時(shí)地發(fā)現(xiàn)，最終導(dǎo)致了堵塞事件的發(fā)生。可見，對(duì)取水口堵塞的預(yù)防不能單純依靠初始的設(shè)計(jì)，不能缺乏對(duì)其周邊環(huán)境監(jiān)督分析和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

不同季節(jié)里同一海域的氣候、海水溫度等水文條件不同，海生物和海面漂浮物會(huì)隨著環(huán)境變化而變化，引發(fā)堵塞的情況也不相同。這也是對(duì)海生物和水面漂浮物進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的原因。監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括海水中漂浮物和海生物的種類，大小，數(shù)量，以及受季節(jié)、風(fēng)向、洋流流動(dòng)等情況發(fā)生的變化。宏觀的監(jiān)測(cè)分析手段不乏外海采樣、衛(wèi)星遙感等。結(jié)合在取水口海域合理選點(diǎn)，利用水下儀器等設(shè)備水下監(jiān)視，水質(zhì)取樣分析，定期巡檢等微觀方法，收集數(shù)據(jù)歸納整理。實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可以從宏觀和微觀上掌握海生物和漂浮物的生長(zhǎng)規(guī)律，使其在進(jìn)入取水口前達(dá)到驅(qū)離和預(yù)防，從而能有效地避免堵塞事件的發(fā)生。

2.2.3 建立取水口周邊環(huán)境變化的風(fēng)險(xiǎn)庫和預(yù)警體系

每一項(xiàng)外來物有不同的特點(diǎn)，使得發(fā)生堵塞的風(fēng)險(xiǎn)也不一樣。根據(jù)不同外來物的性質(zhì)特點(diǎn)建立風(fēng)險(xiǎn)庫，對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)采取相應(yīng)的措施，進(jìn)而制定針對(duì)取水口周邊環(huán)境（海生物，漂浮物不同天氣條件下，如臺(tái)風(fēng)，洋流等）的預(yù)警體系，可以有效地減小堵塞的發(fā)生。根據(jù)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行響應(yīng)分級(jí)，將堵塞的發(fā)生扼殺在搖籃里，達(dá)到取水口堵塞對(duì)機(jī)組的威脅降至可接受范圍。

2.2.4 制定海生物的驅(qū)離消殺，打撈，以及疏通取水通流面積

通過使用化學(xué)藥品，保證藥品濃度的方式對(duì)海生物進(jìn)行消殺。例如增加加氯輔助加藥裝置和控制加藥的連續(xù)性，以保證循環(huán)水的加藥濃度，可以有效防止海生物在取水口攔污網(wǎng)和格柵等部位生長(zhǎng)、附著。當(dāng)然，也可以考慮用綠色藥品的方法對(duì)海生物進(jìn)行驅(qū)離，如近些年，也有用沉降性的硅土對(duì)藻類海生物進(jìn)行沉降。此外，借助船只、漁網(wǎng)等工具對(duì)取水口和通流渠道的海生物進(jìn)行定期打撈，降低區(qū)域內(nèi)海生物的密度，可以有效地預(yù)防取水堵塞。另外，通過機(jī)械方式對(duì)取水流道清淤，清除附著的海生物，盡可能地降低通流損失，改善海水通流能力，保證海水循環(huán)泵入口水位要求。

2.2.5 與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門建立聯(lián)絡(luò)合作通道

建立與當(dāng)?shù)夭块T的聯(lián)絡(luò)合作通道，在發(fā)生取水口堵塞事件前，不但可以獲得事件應(yīng)急處理所需人力物力等相關(guān)方面的支持，增加堵塞發(fā)生時(shí)的處理能力，而且有利于事先掌握取水口近海海域異物的出現(xiàn)，如臺(tái)風(fēng)的發(fā)生，赤潮等等情況。有了這些信息，不僅可在第一時(shí)間內(nèi)采取應(yīng)對(duì)措施，避免問題的發(fā)生，還在堵塞發(fā)生時(shí)預(yù)留處理問題的時(shí)間，減少事故帶來的損失。

2.2.6 完善海生物引起取水口堵塞的應(yīng)急預(yù)案體系

針對(duì)海生物對(duì)取水造成影響的程度，建立包絡(luò)性的應(yīng)急預(yù)案，包括機(jī)組干預(yù)、應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案等。針對(duì)不同海生物、雜物入侵時(shí)及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，以便降低事件影響和減少損失。海生物應(yīng)急處理預(yù)案體系包括對(duì)不同海生物、漂浮物等入侵編制詳細(xì)的應(yīng)急處置方案及應(yīng)對(duì)措施，還需結(jié)合海生物特性研究攔截、阻擋海生物的永久設(shè)施，特別是異常天氣下的攔截、打撈方案等。

2.2.7 加強(qiáng)抵抗海生物入侵的設(shè)備改進(jìn)

當(dāng)經(jīng)過攔截后，仍有外來物入侵時(shí)，這部分外來物一般集中在鼓網(wǎng)位置。除了上述的打撈措施，還可通過優(yōu)化相關(guān)設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)來增強(qiáng)取水系統(tǒng)抵御海生物入侵的能力。如加大對(duì)黏貼在鼓網(wǎng)上外來物的沖洗能力、增大電機(jī)功率、優(yōu)化鼓網(wǎng)高壓沖洗泵投運(yùn)邏輯和電機(jī)啟動(dòng)控制邏輯、增加旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)底部抽吸功能等。通過這些手段都可降低堵塞發(fā)生的可能性，避免引發(fā)停機(jī)停堆事故，減輕外來物對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全的影響。

3 結(jié)束語

當(dāng)然，電廠取水堵塞預(yù)防不局限于上述措施，還包括其他一些途徑。通過以上方法，可以預(yù)防環(huán)境變化帶來的不利影響，降低外來物（海生物，漂浮物等）引發(fā)堵塞事件的可能性，在為電廠安全運(yùn)行提供有力保障的同時(shí)，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。此外，上述措施中還是存在不少難題需要解決，如在近海區(qū)域淤泥層里攔污網(wǎng)的可操作性問題，埋入淤泥的攔污網(wǎng)使用壽命低、維護(hù)更換難度大的問題，水下監(jiān)測(cè)設(shè)備的可靠性和使用持久性的問題等等。

取水口安全不是短期一時(shí)的工作，由于設(shè)計(jì)上無法考慮到后期運(yùn)行發(fā)生的所有情況和環(huán)境變化所帶來的不可預(yù)見性，加大了保證取水安全的難度。相信隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步，將會(huì)出現(xiàn)更為豐富有力的預(yù)防措施和手段來保障取水的可靠性與安全性。

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