滨海核电厂循环冷却水普遍采用直流供水方案, 抽取海水为电厂设备提供冷却水。海水作为冷却水之前, 需要过滤掉海水中水生生物和杂物, 防止设备堵塞, 所以海水过滤设备是核电站可靠运行的重要安全屏障。

　　 近年来, 由于取水海域海洋生态环境变化, 各种海生物以及顽固杂质等不同程度对海水过滤设备带来较为严重干扰, 增加海水过滤系统负担, 影响循环冷却水系统正常运行, 特别是安全级的SEC系统取水安全。

　　 设计基准条件下核电厂最终热阱功能由海水承担, 安全级SEC系统作为冷却水系统一部分, 用于在正常运行和事故工况下将设备冷却水系统 (RRI) 收集的热负荷输送到最终热阱。

　　 该核电厂SEC系统采用独立取水泵房, 与系统安全功能相适应, 泵房为安全级构筑物, 主要布置SEC泵及海水过滤设备。SEC系统的每个系列对应独立的除污设施, 并依据水质状况确定除污机械的配置。该核电厂海域泥沙含量较少, 但会有季节性棕囊藻暴发情况发生, 考虑明渠设置有多道拦污网发挥截留作用, 结合其他核电项目工程经验, SEC泵房取水流道海水过滤设备采用粗格栅-细格栅-旋转滤网配置方案。

　　 粗格栅主要用于拦截树木、竹竿、轻质垃圾等大块漂浮物进入取水流道, 由金属矩形栅条和支撑框架搭接而成, 可以通过导槽上下移动。该核电站粗格栅尺寸较小, 且淹没在水下, 栅条间距为200mm, 布置在流道最前端。

　　 细格栅主要用于拦截小块沉积杂物, 由金属矩形栅条和支撑框架搭接而成, 固定式安装。该核电站细格栅尺寸较小, 且淹没在水下, 栅条间距为50mm, 布置在流道中间部位。

　　 细格栅配置有格栅清污机, 固定式安装, 以从底部向上提升的方式清除截留在细格栅前面的杂质, 为后续过滤处理创造良好条件。

　　 旋转滤网是核电站循环水过滤系统的核心设备, 可有效拦截海水中大于网孔直径尺寸的悬浮污染物和颗粒杂质, 并将拦截的脏物捞出水面进行清除, 有力保证后续设备如SEC泵及换热器等设备的正常运行。

　　 该核电厂SEC系统配置独立海水过滤设备, 不与循环水系统 (CRF) 合用, 针对SEC系统流量较小特点兼顾经济性, 旋转滤网采用了小流量适应性更好的板框式旋转滤网。根据目前国内各核电项目反馈的运行情况来看, 给安全级重要厂用水系统供水的旋转滤网均采用3mm孔径, 并未发生由于海生物或颗粒物堵塞导致停运的事件。为此, 本项目板框式旋转滤网孔径尺寸仍然选择为3 mm, 冲孔网。

　　 板框式旋转滤网由电机驱动行星摆线针轮减速机, 并通过传动链条驱动主轴装配系统中的从动大链轮, 从而带动挂在主轴工作链轮上的链条及网板上下往复循环运动, 将水室中的悬浮污物捞起并提升至地面操作平台, 经冲洗后将污物排放到排水沟中, 进而排放到水泵房外, 结构示意见图1。主轴装配系统由工作链轮、主轴、从动大链轮等组成, 安装在上部机架上。链条挂在主轴的2个工作链轮上, 2个链条之间装有网板, 形成一个封闭的网室, 由电机带动往复运行于水上和水下, 从而达到拦污、排污、净化水的目的。

　　 板框式旋转滤网按水室结构, 分无框架和有框架两种型式, 按进水方式可以分为正面进水和侧面进水两种型式。

　　 板框式旋转滤网是火电厂、核电厂、城市供水工程等广为采用的滤水设备。它是通过传动装置使网板连续转动输送截留杂物, 采用喷嘴喷出高压水冲洗附着在滤网上的污物实现除污, 水下不设传动部件, 靠滤网或链条的自重自由下垂, 以便于检修及养护。滤网宽度一般在1~4m, 使用深度最深可达40m, 网孔孔眼大小一般为1~10mm, 网板运动速度在3m/min左右。板框式旋转滤网占地面积小, 质量较小, 运行可靠, 但由于运动部件较多, 容易磨损, 维修工作量较大。

　　 鼓形旋转滤网具有过水量大、密封性能好、运行平稳、维修量小、使用寿命长等优点, 在核电站海水过滤系统中应用较多。但鼓型滤网外形尺寸较大, 设备重量大, 需要更大的土地面积, 以及更复杂的土建基础。板框式旋转滤网相比具有布置空间省, 土建费用低, 设备加工制作相对简单的优势, 针对小流量循环水系统, 采用板框式旋转滤网, 可以大大节省工程造价。

　　 板框式旋转滤网的进水方式分为正面进水、侧面网内进水和侧面网外进水3种方式, 见图2~图4, 相应进水流道也有3种结构型式。

　　 板框式旋转滤网3种进水方式优缺点比较详见表1。

　　 为避免海水垃圾被带入出水侧, 对后面循环水系统管道和设备带来危害, 并考虑人工清理方便, 结合相关核电项目使用经验, 本项目采用侧面网外进水方式, 布置形式见图5。

　　 本项目板框式旋转滤网需考虑设计基准安全水位条件下能通过设计流量, 设计计算有效过滤面积为设计基准低水位以下的面积。根据相关规范规定, 旋转滤网过网流速宜采用0.6~1.0m/s。由于重要厂用水系统中的过滤设备承担核安全功能, 选用0.6m/s明显偏高, 没有留出足够的裕量, 不利于防止海洋生物堵塞, 根据EDF多个核安全级旋转滤网的运行经验, 该流速取值约为0.1 m/s。较低的过网流速, 可有效减缓或限制悬浮物的运动。

　　 板框式旋转滤网的有效过水面积 (即水面以下的格网面积) 可按式 (1) 计算:

　　 式中F———滤网有效过水面积, m²;

　　 Q———设计流量, m³/s;

　　 V———过网流速, m/s, 一般采用0.6~1.0m/s;

　　 ε———水流收缩系数, 常取0.70~0.85;

　　 K₁———网孔效率;

　　 K₂———滤网阻塞后面积减少系数, 一般采用0.75~0.90;

　　 K₃———由于框架引起的面积减少系数, 采用0.75~0.90。

　　 板框式旋转滤网的过水深度, 可按式 (2) , 式 (3) 计算:

　　 式中H₁———双面进水时的滤网有效过水深度, m;

　　 H₂———单面进水时的滤网有效过水深度, m;

　　 F———滤网有效过水面积, m²;

　　 B———滤网名义宽度, m。

　　 本工程板框式旋转滤网为核安全相关设备, 其进水方式采用应用广泛且成熟可靠的侧面网外进水方式, 应采用式 (2) 计算板框式旋转滤网的有效过水深度, 板框式旋转滤网水力计算示意见图6。

　　 反冲洗水配置直接影响旋转滤网的过滤功能实现, 本项目板框式旋转滤网配置低压、高压反冲洗系统, 正常工况运行低压冲洗水系统、发生海生物堵塞工况运行高压反冲洗水系统。为保证冲洗效果, 低压反冲洗水系统入口压力不低于0.35MPa, 高压反冲洗水系统入口压力不低于0.6 MPa。

　　 板框式旋转滤网在自动运行方式下间歇转动, 由定时器触发旋转滤网减速机和冲洗泵电机的开启和关闭, 对旋转滤网进行冲洗操作;当旋转滤网两端压差高于设定值时, 由高压差信号触发旋转滤网减速机和冲洗泵电机的开启和关闭, 对海水滤网进行冲洗操作。另外也可以通过人工手动启动运行旋转滤网减速机和冲洗泵电机对旋转滤网进行冲洗操作。

　　 在水源较清洁, 如果在连续4h内 (可调) , 滤网前后水位差未能到达规定的运行冲洗水位差, 则板框式旋转滤网和冲洗水泵应能自启动1次, 运行时间约40min (可调) 。

　　 当水位差压计检测到滤网前后水位差超过200mm时, 水位差压计发出信号, 启动低压冲洗水泵和过滤器, 同时启动滤网低速运行。如水位差降至50mm以下, 则发出停止信号;如水位差持续升高至300mm, 则启动高压冲洗水泵, 滤网高速运转继续冲洗, 并向主控室发出报警信号, 通知值班人员到现场检查原因并及时处理, 直至水位差降到50mm以下。

　　 板框式旋转滤网前后水位差测量原理见图7, 水位测量设备可以选用超声波液位计、静压式液位计、毛细管液位计等型式。

　　 在自动功能未启用或失效情况下, 操作员可在主控室或就地手动启动板框式旋转滤网及冲洗系统。

　　 板框式旋转滤网装设有安全保护机构。当水源中悬浮脏物较多或遇上有异常情况, 超负荷启动时, 超负荷弹簧压缩量增加, 碰到电接触点, 即跳闸切断电机电源停机, 并发出报警信号。此时, 停用有故障板框式旋转滤网, 水位差立即缩小, 直至趋向水位差为零后, 合上电源, 重新启动板框式旋转滤网进行空载冲洗干净后, 即可使该台设备保持运行。当板框式旋转滤网重新启动时, 仍然跳闸, 说明故障不是超水位差造成, 可能是运动部件卡涩, 必须找出原因, 进行检修。

　　 旋转滤网投入运行后, 应定期进行检查, 加油。各个润滑点要求每月加油1次。除不锈钢外的黑色金属应每年涂刷防腐漆1次。喷嘴应定期检查 (一般每周检查1次) , 以防被脏污物堵塞后影响冲洗效果。为使旋转滤网能够安全可靠地连续运行, 需每5年进行大修1次。

　　 本项目重要厂用水系统配置独立取水泵房和海水过滤设备, SEC系统为安全级系统, 为其进行滤水的前端海水过滤设备同样承担一定的安全功能。为保证SEC系统取水安全, 采用了核电厂应用较为成熟海水过滤设备配置方案, 核心设备板框式旋转滤网选用侧面网外进水方式, 减小泵房布置面积, 提升滤水效能, 可为机组安全稳定运行发挥积极作用。