[发明专利]一种船用核动力直流蒸发器给水深度除氧系统及其除氧方法

说明书

一种船用核动力直流蒸发器给水深度除氧系统及其除氧方法，系统包括冷凝器鼓泡除氧装置、低压加热器、除氧器、除氧膜装置和加药装置；鼓泡除氧装置集成于冷凝器内，鼓泡除氧装置连接乏汽，同时冷凝器还通过凝水泵连接低压加热器；低压加热器连接乏汽，同时低压加热器与除氧器的注入口连接；除氧器连接汽轮机抽汽或新蒸汽，同时除氧器连接给水系统；加药装置与给水系统连接；除氧膜装置集成于均衡水箱，均衡水箱与冷凝器连接。方法通过热力除氧、联氨除氧、除氧膜相结合，构成多层次的除氧体系。本发明满足船用直流蒸发器在各工况下给水深度除氧要求；部分功能设备集成在已有设备上，舱室空间利用率高；减少消耗品使用，经济性好。

技术领域

本发明属于二回路凝给水除氧技术，具体涉及一种船用核动力直流蒸发器给水深度除氧系统及其除氧方法。

背景技术

在反应堆及一回路系统中，蒸汽发生器传热管作为一、二回路能量传递的界面以及一回路压力边界的一部分，是核动力系统中的重要部位，其二次侧水质对其腐蚀有较大影响，需要重视，而含氧量是水质中极为重要的一个指标。

对于直流蒸发器给水要求有别于传统的船用锅炉给水和U型管蒸发器给水。直流蒸发器给水含氧量要求与蒸发器材料关系密切，不同的材料，对给水含氧量要求差异较大。本项目中，根据选用材料，要求直流蒸发器给水含氧量为5ppb。这个指标与陆上核电站给水含氧量指标相近，远低于船用锅炉给水含氧量指标，略低于船用U型管蒸发器给水指标。此外，由于直流蒸发器不设置排污口，因此船上应用较多的盐类除氧剂无法应用。

现有的船用给水除氧技术主要包括：热力除氧器除氧、亚硫酸钠加药除氧、除氧树脂除氧、冷凝器鼓泡除氧，此外，陆用核电领域还有应用联氨进行除氧，化工领域有应用除氧膜进行除氧：

(1)热力除氧器除氧：在常规蒸汽动力系统中应用广泛，一般采用大气式、一体化除氧器，由于船用条件、除氧器工作参数及设备体积要求等原因，给水含氧量一般只能达到50ppb，除氧效能达不到要求，而陆用核电站一般采用高压除氧器，由于使用环境条件较好，热力系统工况稳定，除氧效能较好，能达到5ppb至7ppb。

(2)亚硫酸钠加药除氧：可以实现给水深度除氧，但由于存在盐类沉积问题，一般用于自然循环蒸发器给水除氧，不适用直流蒸发器。

(3)除氧树脂除氧：除氧树脂能够实现常温下除氧，但除氧效果受设备体积限制，若要实现深度除氧要求尺寸较大，且树脂消耗较大；考虑树脂更换成本及设备尺寸，直流蒸发器中不采用树脂除氧。

(4)冷凝器鼓泡除氧：是一种低温热力除氧技术，相关设备一般集成在除氧器中，占用空间少，但在实际应用中存在除氧效果不稳定、噪声较大等问题。

(5)联氨加药除氧：在核电领域应用广泛技术成熟，可以实现深度除氧，且适用于直流蒸发器，但由于联氨易燃易爆，在船上相对密闭空间大量应用存在风险。

(6)除氧膜除氧：是近年来在化工领域兴起的除氧技术，是一种物理除氧方式，能在常温条件下完成除氧功能，在核电、船舶领域尚未应用，在二回路主给水上应用，缺乏使用经验，风险较大，因此考虑用于系统补水除氧。

综上所述，目前没有成熟的船用除氧技术能够满足直流蒸发器给水深度除氧要求，需要借鉴陆用相关技术。船用核动力系统一般采用大气式热力除氧器与亚硫酸钠相结合方式，由于船用核动力直流蒸发器含氧量要求提高且直流蒸发器无排污，因此考虑采用中压除氧器与联氨除氧相结合。为了利用系统废热，同时加强除氧器效能，除氧器前设置低压加热器。此外，由于二回路系统中氧的主要来源为冷凝器泄漏及系统补水，因此考虑在冷凝器和均衡水箱集成相关除氧设备。

发明内容