某電廠含氫排氣管線積水分析

盧孟輝

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽314300）

1 簡(jiǎn)介

1.1 含氫排氣系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)收集反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、TEP系統(tǒng)除氣運(yùn)行中產(chǎn)生的含氫廢氣及在檢修前用氮?dú)?吹掃存放反應(yīng)堆冷卻劑的各種箱體時(shí)所排出的含氫廢氣。這些廢氣被送到TEG含氫廢氣子 系統(tǒng)進(jìn)行處理。RPE含氫排氣系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 RPE含氫排氣系統(tǒng)示意圖

1.2 含氫排氣系統(tǒng)問題

現(xiàn)場(chǎng)巡檢發(fā)現(xiàn)含氫排氣系統(tǒng)氧表讀數(shù)顯示波動(dòng)較大，且該現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，含氫排氣管線和氧表電極表面存在殘水。TEG001MG氧表讀數(shù)頻繁波動(dòng)，嚴(yán)重影響主控人員對(duì)RPE含氫排氣管線氧含量的正常監(jiān)控。如果含氫管線氧含量超標(biāo)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)造成嚴(yán)重的工業(yè)安全后果。本文通過試驗(yàn)分析，查找并解決含氫排氣管線積水問題。

2 積水來源分析

2.1 水汽主要來源

機(jī)組正常功率運(yùn)行期間，從前貯槽來的廢液送到除氣塔001DZ（002DZ），在塔中氫氣、裂變氣體和其他氣體，從含硼水中脫除，用SVA蒸汽間接加熱。脫除出的不凝性氣體（氫氣、氮?dú)狻㈦礆狻㈦瘹猓┖驼羝x開除氣塔的頂部后，流入排氣冷凝器001CS（002CS），由設(shè)備冷卻水（RRI）來冷卻，氫氣和放射性氣體不斷地被脫除，并通過001CS排放到TEG含氫子系統(tǒng)，冷凝液通過自流返回到除氣塔頂部。由TEP除氣塔來的含氫廢氣，主要組分為氫氣、氮?dú)狻柡退魵饧胺派湫詺怏w。

除氣塔運(yùn)行時(shí)流量是1.9 m3（STP）/h含氫廢氣、0.19 m3（STP）/h水蒸氣。 即最大流量2.09 m3（STP）/h。

2.2 其他排氣來源

機(jī)組功率運(yùn)行期間，反應(yīng)堆冷卻劑疏水箱（RPE 001BA）、TEP前貯槽（TEP 001／008BA）、化學(xué)容積控制系統(tǒng)容積控制箱（RCV 002BA）的排氣均是不含有水蒸氣的含氫排氣，且排氣量不高。

2.3 原因分析邏輯

RPE含氫排氣管線積水原因思維導(dǎo)圖如圖2所示。

圖2 原因思維導(dǎo)圖

2.4 原因確認(rèn)

2.4.1 RPE001BA/RCV001BA/TEP001BA排氣分析

經(jīng)過對(duì)照系統(tǒng)流程圖、管道安裝圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)RPE001BA/RCV001BA/TEP001BA排氣管線可達(dá)區(qū)域進(jìn)行了實(shí)地勘察，并對(duì)管線布置走向及標(biāo)高進(jìn)行了核實(shí)、確認(rèn)，并結(jié)合各個(gè)設(shè)備相關(guān)系統(tǒng)手冊(cè)，得出如下結(jié)論：（1）RCV001BA液位嚴(yán)格控制，正常運(yùn)行時(shí)不存在液位高的情況，氫氣覆蓋，壓力控制,水汽通過排氣管線進(jìn)入含氫管線可能性不存在；（2）RPE001BA罐體液位高時(shí)會(huì)將液位打至TEP001BA頭箱，且溫度不高，水汽通過排氣管線進(jìn)入含氫管線可能性不存在。

2.4.2 RPE含氫排氣管線布置

RPE含氫排氣回路上設(shè)置了RPE001/002/003/004CN作為冷凝水收集罐。但由于4個(gè)冷凝罐下方疏水器存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)，為防止含氫氣廢氣泄漏，日常運(yùn)行時(shí)，4個(gè)冷凝罐進(jìn)出口閥保持關(guān)閉，即未投運(yùn)，沒有起到冷凝灌應(yīng)有的作用。逐個(gè)開啟疏水器RPE001/002/003/004CN入口閥門，對(duì)疏水器進(jìn)行疏水驗(yàn)證。發(fā)現(xiàn)RPE001CN積水多達(dá)31 L，已經(jīng)完全超出正常水平。

2.4.3 TEP001CS排氣問題分析

從RPE含氫排氣流程圖（見圖1）可知，RPE001CN主要收集TEP系統(tǒng)1#除氣塔（TEP001DZ）的含氫排氣冷凝液。除氣塔在正常運(yùn)行時(shí)水蒸氣約0.19 m3（STP）/h。故該排氣管線上設(shè)置一個(gè)冷凝管加疏水器，將水蒸氣冷凝并疏排掉。

比較收集TEP系統(tǒng)2#除氣塔（TEP002DZ）冷凝液的RPE002CN，排水僅0.058L，所以懷疑，TEP001DZ的排氣冷凝器（TEP001CS）存在缺陷，以致除氣塔內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽未經(jīng)過TEP001CS充分冷卻，而隨含氫排氣大量排出，超出除氣塔設(shè)原設(shè)計(jì)值0.19 m3（STP）/h。

經(jīng)過分別啟動(dòng)TEP001DZ和TEP002DZ進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 除氣塔正常啟動(dòng)數(shù)據(jù)

由試驗(yàn)可知，假設(shè)是由除器塔正常啟動(dòng)過程中引入的汽水，則意味著之前要啟動(dòng)除氣塔一千余次，顯然是不可能的。所以，即使TEP001CS存在缺陷，但RPE001CN內(nèi)水也并非完全來自TEP001DZ排氣冷凝。

2.4.4 TEP除氣塔實(shí)體水溢出

由TEP001CS排氣問題分析的結(jié)論可知，RPE含氫管線積水來源不可能全部是因?yàn)門EP001CS的冷卻問題。所以，肯定還有其他原因造成含氫排氣管線大量積水。

經(jīng)過對(duì)除氣塔啟停趨勢(shì)進(jìn)行逐次回看和分析，發(fā)現(xiàn)1年以來，除氣塔共有12次除氣塔跳閘且液位超量程，其中，5次超量程較為嚴(yán)重，多次進(jìn)行加壓排水。從1月29日可以看到，TEP001DZ除氣塔因液位高跳再啟動(dòng)除氣塔時(shí)，在含氫廢氣溫度測(cè)點(diǎn)也有明顯的兩次階躍現(xiàn)象，是含氫廢氣排放閥427VY因壓力高開啟時(shí)出現(xiàn)的，如圖3所示。

圖3 除氣塔高液位跳閘趨勢(shì)圖

TEP001CS至TEP427VY管道總體積約8.3 L，5次除氣塔滿水后極端情況下累計(jì)需要排出41.5 L，大于實(shí)際RPE001CN處排出的水量，所以，可以斷定有TEP001DZ內(nèi)實(shí)體水流出。從TEP001DZ啟動(dòng)，我們推斷應(yīng)是排氣溫度探頭接觸到熱水，而導(dǎo)致的溫度階躍。

前次除氣塔液位過高跳閘，為防止除氣塔出現(xiàn)負(fù)壓導(dǎo)致空氣進(jìn)入，按照典操對(duì)除氣塔進(jìn)行氮?dú)饧訅号潘秸Ｒ何唬员愠龤馑俅螁?dòng)；而氮?dú)獬鋲簳r(shí)除氣塔液位大幅度波動(dòng)的情況下很可能會(huì)將一部分高水汽被壓至TEP001CS后的U形管線中，當(dāng)排放閥TEP427VY因壓力高開啟時(shí)，氣體帶著這部分水流經(jīng)溫度探頭，進(jìn)入含氫管線。

TEP除氣塔實(shí)體水溢出的結(jié)論只是數(shù)據(jù)分析結(jié)果，只是理論上的原因，為了證明該結(jié)論成立，進(jìn)行了三試驗(yàn)，進(jìn)行情景再現(xiàn)，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 除氣塔高液位跳閘試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由此可知，當(dāng)除氣塔液位過高跳閘時(shí)，為防止除氣塔出現(xiàn)負(fù)壓導(dǎo)致空氣進(jìn)入，按照典操對(duì)除氣塔進(jìn)行氮?dú)饧訅号潘秸Ｒ何唬员愠龤馑俅螁?dòng)；而氮?dú)獬鋲簳r(shí)除氣塔液位大幅度波動(dòng)的情況下很可能會(huì)將一部分高水汽被壓至TEP001CS后的U形管線中，當(dāng)排放閥TEP427VY因壓力高開啟時(shí)，氣體帶著這部分水進(jìn)入含氫管線。

3 解決問題對(duì)策

而由于RPE001/002/003/004CN下游疏水器存在氫氣泄漏風(fēng)險(xiǎn) ，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)各CN處于隔離狀態(tài)。因此，提出以下實(shí)施建議：

（1）更換冷凝罐CN下游疏水器PU為沒有漏氣風(fēng)險(xiǎn)的疏水器，然后將CN和PU均投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。

（2）保持疏水器PU上游隔離閥關(guān)閉，但冷凝罐CN入口開啟，在日常巡檢中增加檢查KSN上位機(jī)中RPE704AA報(bào)警觸發(fā)情況，液位高報(bào)警觸發(fā)時(shí)進(jìn)行手動(dòng)疏水。

（3）只要除氣塔不產(chǎn)生嚴(yán)重滿水，就可以避免除氣塔內(nèi)實(shí)體水溢出到RPE含氫排氣管線。為了避免人員技能差異導(dǎo)致除氣塔滿水，需要從管理和操作上杜絕除氣塔滿水情況的出現(xiàn)。所以，修改操作票“除氣塔TEP001DZ從污臟狀態(tài)6的啟動(dòng)”中第2步，明確將TEP027VP置于自動(dòng)時(shí)將除氣塔液位整定值設(shè)置為0，控制除氣塔液位，避免除氣塔啟動(dòng)循環(huán)時(shí)進(jìn)料過多，使意外跳閘后除氣塔液位不會(huì)過高。

解決對(duì)策實(shí)施后，通過對(duì)近三個(gè)月的跟蹤觀察，TEG001MG氧分析儀取樣管線已不再存在積水缺陷，且整個(gè)RPE含氫排氣管線也不再排出多大量積水。