反應(yīng)堆某供水系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

曹宇 雷超 陳慶旭 魏大明 高儉 胡啟帥

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，四川成都 610041）

1.背景

某循環(huán)冷卻水系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱W系統(tǒng)）用于為二回路用戶提供滿足要求的冷卻水。系統(tǒng)設(shè)置有3臺(tái)增壓泵（W001/002/003PO）和3臺(tái)電動(dòng)差壓式過(guò)濾器（W001/002/003FI），運(yùn)行方式均為2用1備，每臺(tái)過(guò)濾器濾精度為185μm。W系統(tǒng)增壓泵從安全水池吸水，加壓后送至過(guò)濾器過(guò)濾，再送至屋頂二回路用戶水箱W001BA，水箱內(nèi)的冷卻水通過(guò)重力流供給二回路用戶用水。W系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

在雨季期間，安全水池水中泥沙較多時(shí)，W系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中過(guò)濾器易發(fā)生堵塞，濾水量減少，影響二回路用戶的供水量，無(wú)法保證二回路用戶的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2. W系統(tǒng)優(yōu)化思路

通過(guò)分析差壓式過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)及工作原理，結(jié)合W系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，W系統(tǒng)供水不足是雨季期間，大量泥沙、泥漿和藻類從進(jìn)入安全水池，最終進(jìn)入過(guò)濾器導(dǎo)致堵塞，并且過(guò)濾器在濾網(wǎng)清洗過(guò)程中，排污水量較大（約占濾水量20%）。通過(guò)以上分析，得出W系統(tǒng)優(yōu)化方案有更換過(guò)濾器、二回路用戶出水收集和冷卻塔方案。

3.優(yōu)化思路的具體分析

3.1 更換過(guò)濾器方案

（1）使用筒體體積更大，過(guò)濾面積更大的過(guò)濾器。過(guò)濾面積越大，單位時(shí)間內(nèi)的濾水量也會(huì)相應(yīng)增加，理論上過(guò)濾面積增加一倍，過(guò)濾器過(guò)濾能力也會(huì)相應(yīng)的增加一倍[1]；相對(duì)于原有差壓式過(guò)濾器，其過(guò)濾能力有一定提高，但是過(guò)濾原理未發(fā)生改變，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，過(guò)濾器仍舊會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響二回路用戶的供水量[2]。（2）采用鋼刷式過(guò)濾器。鋼刷式過(guò)濾器通過(guò)旋轉(zhuǎn)鋼刷將粘附于過(guò)濾器內(nèi)側(cè)的泥漿清洗下來(lái)且不中斷濾水，適應(yīng)于泥沙含量較多的水源過(guò)濾，但排污過(guò)程中掉下來(lái)的泥和原水混合帶走，流量損失較大（20%以上），造成過(guò)濾器濾水量減小，影響二回路用戶的供水量[3]。

3.2 二回路用戶出水收集方案

在二回路用戶末端增加冷卻水收集水池，收集二回路用戶冷卻后的冷卻水，通過(guò)增壓泵送至二回路用戶水箱，與W系統(tǒng)冷卻水混合后，再次供給二回路用戶。在雨季W(wǎng)系統(tǒng)最大供水量約950m3/h，二回路用戶最大供水流量1600m3/h，則需要從向二回路用戶水箱補(bǔ)充650m3/h二回路用戶出水。根據(jù)監(jiān)測(cè)，2019年安全水池最高水溫為26.6℃，二回路用戶出水最高溫度為60℃，回650m3/h冷卻水至水箱，W系統(tǒng)提供950m3/h冷卻水，混合后的溫度為 ：（60℃ ×650m3/h+26.6℃ ×950m3/h）/1600m3/h=40.17℃。若二回路用戶滿功率運(yùn)行且全部用來(lái)發(fā)熱，可將水溫升高19.69℃。此時(shí)，二回路用戶出口溫度為：40.17℃+19.69℃=59.86℃。二回路用戶出口水溫要求是低于60℃，因此滿足二回路用戶運(yùn)行要求，但雨季W(wǎng)系統(tǒng)供水量低于950m3/h時(shí)，該方案則難以保證二回路用戶的供水要求。

3.3 新增冷卻塔方案

二回路用戶末端增加冷卻水收集水池及冷卻塔，對(duì)二回路用戶冷卻后的冷卻水進(jìn)行收集冷卻，形成一個(gè)相對(duì)閉式的循環(huán)冷卻，并以原有W系統(tǒng)作為二回路用戶水箱補(bǔ)水源。收集水池用于收集二回路用戶出水，該水池調(diào)節(jié)容積為最大流量時(shí)10min的體積，即1600m3/h×10min=266.67m3。W系統(tǒng)最大供水量1600m3/h，即冷卻塔設(shè)計(jì)冷卻最大流量1600m3/h，暫定二回路用戶進(jìn)出水水溫為32℃/50℃，即冷卻塔設(shè)計(jì)進(jìn)出口溫度50℃/32℃，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研，可以滿足此要求。W系統(tǒng)新增冷卻塔設(shè)置3臺(tái)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔（2備1用），冷卻塔設(shè)計(jì)參數(shù)為熱負(fù)荷16.5 MW，循環(huán)水量900m3/h，每臺(tái)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔設(shè)置2個(gè)冷卻單元，單格冷卻水量為450m3/h，底部設(shè)置冷水池。新W系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

圖2 新W系統(tǒng)工藝流程圖

該方案統(tǒng)改動(dòng)量較大，費(fèi)用較高，但可徹底解除二回路用戶供水不足問(wèn)題。

4. W系統(tǒng)優(yōu)化建議方案

綜上所述，在雨季安全水池水質(zhì)較差，泥沙含量較多時(shí)，W系統(tǒng)采用新增冷卻塔方案可徹底解決二回路用戶供水需求。各方案綜合對(duì)比如表1所示。

表1 各方案綜合對(duì)比表

5.結(jié)論

針對(duì)W系統(tǒng)的優(yōu)化中，過(guò)濾器和冷卻塔的選擇和實(shí)際應(yīng)用情況，提出幾條思路：（1）使用筒體體積更大，過(guò)濾面積更大的過(guò)濾器能在一定范圍內(nèi)增加過(guò)濾器的濾水量，但運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器堵塞；（2）鋼刷式過(guò)濾器適用于泥沙較多的原水過(guò)濾，過(guò)濾器有較好的反洗效果，但實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)反洗流量損失較大（大于原水的20%）；（3）新增冷卻塔采用封閉式循環(huán)冷卻，具有改動(dòng)量大，費(fèi)用高等特點(diǎn)，但能保證二回路用戶的供水品質(zhì)及供水量，是W系統(tǒng)的最佳優(yōu)化方案。