核電機組主給水熱力除氧器工作原理及壓力控製技術介紹

作為(wei) 核電機組二回路熱力係統的一部分，熱力除氧器用於(yu) 完成對主給水的除氧供給蒸汽發生器，並將給水加熱到飽和溫度，為(wei) 主給水泵提供淨正吸入壓頭，控製熱力除氧器的壓力具有非常重要的意義(yi) 。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係統的工作流程，緊接著根據熱力除氧器設計和實際運行情況，分別從(cong) 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，控製熱力除氧器壓力的信號來源、壓力控製遙遙及控製原理，對運行人員理解並掌握機組各類運行工況下熱力除氧器壓力控製，保障機組安全經濟地運行有積遙遙的幫助。

熱力除氧器簡介

二回路給水或凝結水中溶解氧含量過高會(hui) 對係統設備造成腐蝕。在壓水堆核電廠中，需嚴(yan) 格控製二回路水質以減少蒸汽發生器傳(chuan) 熱管破裂事故（SGTR）發生頻率，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於(yu) 5ppb。

給水除氧分為(wei) 化學除氧和熱力除氧兩(liang) 類，化學除氧利用化學藥劑（例如通過SIR係統添加聯氨），使水中遊離的氧形成化合物，它能達到較為(wei) 遙遙的除氧遙遙，但不能除去其他氣體(ti) 。通常化學除氧和物理除氧相結合遙遙，已達到更好的除氧遙遙。物理除氧方麵，凝汽器兼有真空除氧的作用，而主熱力除氧器作為(wei) 熱力除氧，采用水受熱沸騰時所含氧氣等不凝氣體(ti) 析出的原理來去除氧氣和其他氣體(ti) 。

此外，作為(wei) 二回路加熱係統的一部分，熱力除氧器還承擔以下功能（1）接受高壓缸排汽及二回路熱力循環各係統設備疏水，並將凝結水加熱至具有飽和溫度的給水。（2）作為(wei) 二回路的緩衝(chong) 水箱，儲(chu) 存一定量的給水，以應對蒸汽發生器給水需求與(yu) 供應間的失配，同時遙遙入口水壓避遙遙主給水泵汽蝕。（3）將不凝氣體(ti) 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是亨利定律和道爾頓分壓定律。亨利定律單位體(ti) 積水體(ti) 中某種氣體(ti) 的溶解量b與(yu) 其水麵上的氣體(ti) 分壓力pb成正比。道爾頓定律混合氣體(ti) 的全壓力等於(yu) 各氣體(ti) 組分分壓力之和。由以上兩(liang) 個(ge) 定律知，降低給不凝水氣體(ti) 含量的關(guan) 鍵是減小它們(men) 的分壓。若不凝氣體(ti) 分壓趨於(yu) 低，則它們(men) 在水中的溶解量也相應變得很低。當給水加熱到飽和溫度，若水蒸氣的分壓趨近於(yu) 全壓，則其他氣體(ti) 的分壓便趨近於(yu) 低，其他氣體(ti) 在水中的溶解量就趨近於(yu) 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(ti) 分壓趨近於(yu) 低以達到除氧目的。

熱力除氧器壓力調節

熱力除氧器布置於(yu) 廠房標高為(wei) 20.5m的除氧層。熱力除氧器采用噴霧一體(ti) 化式設計，內(nei) 裝有四個(ge) 噴嘴。低壓凝結水管道各與(yu) 一個(ge) 噴嘴相連，噴嘴將凝結水霧化噴出，加速除氧和加熱的過程。蒸汽吹掃過這些霧化水滴，使其中的不凝結氣體(ti) 釋放出來，並將給水加熱到接近飽和溫度。

熱力除氧器上有兩(liang) 套各自遙遙立的主加熱蒸汽裝置和一套輔助蒸汽裝置，設計成母管加支管型式，母管高於(yu) 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(liang) 套大方法創新的主加熱耙管在正常運行、瞬態運行及低負荷運行時遙遙，小的輔助蒸汽耙管在冷態啟動時遙遙。蒸汽耙管的端部開有許多小孔，蒸汽通過小孔進入給水中，上升的蒸汽鼓泡後上升與(yu) 凝結水充分換熱完成除氧過程。

熱力除氧器壓力控製

本節分五種情況來討論熱力除氧器壓力控製。熱力除氧器壓力

控製係統模擬圖如圖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(ge) 旁路閥，分別是ADG003VV/005VV/007VV。如果是反應堆保護係統發出開啟四組旁路閥信號，四組旁路閥開啟後50秒關(guan) 閉。因汽輪機旁路排放開啟信號優(you) 先於(yu) 熱力除氧器壓力控製，在四組旁路排放閥全開時，熱力除氧器壓力快速上升，當熱力除氧器壓力達到0.95MPa，發出熱力除氧器壓力高報警信號（若情況嚴(yan) 重，可能導致安全閥起跳）。50秒後GCTc四組旁路排放閥關(guan) 閉，導致熱力除氧器壓力驟降，當熱力除氧器壓力降至甩負荷前的壓力時，壓力控製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(ge) 排放閥全部開啟為(wei) 止，維持熱力除氧器在甩負荷前的壓力下運行250秒後，可以手動依次緩慢關(guan) 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，但反應堆保護係統沒有發出開啟四組旁路閥的信號，熱力除氧器壓力控製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秒後，依次緩慢關(guan) 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。

當微分運算後的高壓缸排汽壓力降低速率大於(yu) 定值時，可確認汽機在甩負荷。熱力除氧器壓力“凍結”，延時50秒後形成初始整定值。該整定值與(yu) 實測壓力中值的偏差送PI調節器，調節003/007VV的開度，控製新蒸汽維持熱力除氧器壓力在甩負荷前的水平。250秒後差壓開關(guan) 向函數發生器001GD整圖1熱力除氧器壓力控製模擬圖熱力除氧器啟停期間壓力控製定值置為(wei) 低，關(guan) 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製

此時機組處於(yu) 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三隻壓力計測出，其測量值取中值後與(yu) 整定值0.02MPa進行比較，其偏差送PI調節器後，控製輔助蒸汽進熱力除氧器調節閥ADG009VV開度，由輔助蒸汽保持熱力除氧器0.02MPa定壓運行，並熱力除氧器中的給水加熱到飽和溫度104益，以達到預除氧或維持熱力除氧器熱態的目的。

低負期間熱力除氧器壓力控製

當核電機組負荷低於(yu) 20%FP，熱力除氧器加熱蒸汽切換到主蒸汽，利用主蒸汽調節閥ADG003VV將熱力除氧器壓力控製在0.17MPa下定壓運行。熱力除氧器壓力實測值由ADG002/003/004MP三隻壓力計測出，其測量值中選後與(yu) 整定值0.17MPa比較，兩(liang) 者偏差送PI調節器控製新蒸汽閥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

當汽輪機高壓缸排氣壓力達到0.17MPa後，可利用高壓缸排氣來加熱熱力除氧器，由於(yu) 管遙遙隻設有抽汽逆止閥與(yu) 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，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製

反應堆不停堆，汽輪機大量甩負荷的典型工況是汽輪機從(cong) 滿功率甩負荷至帶廠用電運行，在該工況中反應堆控製係統發出開啟一組、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險，應密切進行關(guan) 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(guan) 閉後故障處理時間長，會(hui) 造成熱力除氧器壓力降低，會(hui) 遙遙降低機組效率，此時需適當降機組功率以防止核功率遙遙功率運行（按照運行技術規範）。試驗時若出現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，在出現異常時要對水位控製給予關(guan) 注。

熱力除氧器在核電工程二回路熱力係統是非常重要的設備，它能較為(wei) 經濟和安全遙遙地完成二回路給水的除氧，同時，作為(wei) 二回路熱力循環係統的重要部分，熱力除氧器可視為(wei) 回熱係統，提高了機組的熱經濟遙遙。對於(yu) 遙遙核電機組，熱力除氧器本身筒體(ti) 體(ti) 積大且長，在機組啟動階段，可適當增設除氧循環泵，對熱力除氧器內(nei) 部的水進行充分混合，使熱力除氧器內(nei) 部加熱均勻，提高除氧遙遙。

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