PRS系統蒸汽管道隔離閥冷凝計算分析

曹思民　張玉龍　賴建永　任云　黃偉　李海穎

【摘 要】蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統（PRS）用以應對全廠斷電疊加輔助給水系統失效的工況。PRS系統利用高處的冷凝水箱將蒸汽發生器的余熱帶出，最終通過冷凝水箱中水的蒸發將熱量帶入大氣中。在機組正常運行期間，PRS系統蒸汽管線隔離閥前為高溫高壓水蒸氣，閥后為低溫低壓的空氣。若將PRS蒸汽管線隔離法機組運行期間，蒸汽在蒸汽管道隔離閥閥瓣處冷凝成水，如果這部分水回流到主蒸汽管道中，則會增大汽輪機入口的蒸汽濕度。本文計算分析了PRS系統蒸汽管道產生的凝結水，并評價了其對蒸汽發生器含濕量的影響。

【關鍵詞】田灣核電廠5、6號機組；二次側非能動冷卻系統（PRS）；蒸汽隔離閥；冷凝

0 前言

田灣核電廠5&6號機組核電機型為M310改進機型，其在傳統M310機組的基礎上新增了許多自行研制的系統。蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統（PRS）便是為了提高核電廠安全性新增的系統。

PRS系統的設計是為了在發生全廠斷電事故疊加輔助給水系統汽動泵系列失效事故，和全部喪失給水事故工況下，作為壓水堆核電廠嚴重事故預防與緩解措施。在發生全廠斷電及輔助給水氣動泵失效后，蒸汽發生器喪失了所有的由能動方式提供的給水。為了避免由于堆芯衰變熱無法及時導出而導致的堆芯損毀，因此需要采用非能動的方式將堆芯熱量帶出。

PRS系統設計初期，蒸汽管線隔離閥擬采用常開設置。通過現場布置反饋，由于發現PRS蒸汽管線非常長，且該段管道承受著高溫高壓，若PRS系統蒸汽管線與主蒸汽管線之間的隔離閥常開，會對核電廠的安全運行造成影響，因此考慮將蒸汽隔離閥的狀態變換為常關。圖1給出了PRS系統蒸汽管道隔離閥常關情況下系統流程圖。

PRS系統的主要組成不封為應急余熱排出冷卻器、閥門、管道和測量儀表。事故發生后，蒸汽發生器內產生的蒸汽通過與PRS系統蒸汽管線相連的主蒸汽管道進入PRS系統。PRS蒸汽管線上設置一臺常關的電動隔離閥PRS101VV。事故發生后，蒸汽管線隔離閥打開，蒸汽在經過一個U形水封后進入應急余熱排出冷卻器，通過壁面換熱將熱量傳遞給冷凝水箱。蒸汽通過應急余熱冷卻器后冷凝為水，進入PRS系統凝水管道。PRS系統凝水管線隔離閥在PRS系統投入運行后開啟，PRS系統凝水沿凝水管線PRS0103后經過電動隔離閥PRS102/103VL，最終回流至蒸汽發生器，實現通過PRS系統對蒸汽發生器換熱的整個循環。

1 問題簡述

田灣核電站擴建工程5、6號機組新增了蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統（PRS）作為嚴重事故預防與緩解措施，二次側非能動冷卻系統的蒸汽隔離閥上游管道與主蒸汽管道相連，壓力與溫度應與主蒸汽系統一致，壓力為6.89MPa.g，溫度為283℃。蒸汽管道隔離閥下游溫度為環境溫度，蒸汽管道中的蒸汽將通過隔離閥冷凝為水。冷凝水將進入主蒸汽管道，最終進入汽輪機。由于汽輪機對入口蒸汽的含濕量有嚴格要求，因此有必要對PRS系統蒸汽隔離閥上游蒸汽管道中的凝結水進行計算，評估其是否對汽輪機入口蒸汽的含濕量有影響。

2 計算

2.1 基本假設

3 結論

PRS系統蒸汽管線隔離閥狀態設置為常關時，蒸汽通過閥瓣對外散熱，導致其冷凝為水。將蒸汽冷凝考慮為蒸汽發生器出口蒸汽濕度的增加，則蒸汽發生器出口的濕度增加了0.00256%。根據蒸汽發生器的設計要求，以及核電廠的運行要求，蒸汽發生器出口蒸汽含濕量應≤0.25%。根據其他M310機組的調試數據，蒸汽發生器的實際出口蒸汽含濕量約為0.1%。因此PRS系統蒸汽管線隔離閥常關，對汽輪機的影響可以忽略不計。

【參考文獻】

[1]張玉龍，賴建永，任云，曹思民，劉文靜.蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統蒸汽管道凝水影響分析[J].科技視界，2016（13）：143.

[責任編輯：田吉捷]