凝汽器鈦管泄漏故障處理技術分析

張行達

（海南核電有限公司，海南昌江 572700）

0 引言

根據近年來各電廠經驗反饋和機組大修排查結果，凝汽器鈦管損壞已經成為一個發生頻度較高且后果十分嚴重的典型故障，主要原因是外來異物的打擊與破壞，一旦發生此類故障將大大增加蒸汽發生器傳熱管的運行環境考驗和危險，從而降低機組的安全性和經濟性。本文嘗試著從故障的初期、中期、后期3 個階段對上述故障的發展和處理措施進行分析，明確各個階段的干預措施和重點，目的是盡快恢復機組正常運行，將故障損失降到最低。

1 故障初期——穩定機組狀態

從近年來的經驗來看，凝汽器鈦管的主要危險還是來自于汽輪機、低壓缸、汽水分離再熱器內部掉落異物的打擊破壞，而此類破壞對鈦管來說是致命的，少則一根、多則數根鈦管的損壞或斷裂，一旦發生勢必非常緊急，因此大大增加對機組狀態控制的要求和難度。下述措施是故障初期穩定機組狀態的有效措施，需盡早完成。

1.1 投運ATE 全流量凈化

當凝汽器海水大量泄漏時，投運ATE（凝結水精處理）系統全流量運行目的是為機組緊急降功率停機提供足夠的時間，并不能長時間維持較高功率運行，因為ATE 樹脂床在海水大量泄漏時很容易失效。通常ATE 投運后進入SG（蒸汽發生器）的水質會有所改善，但不能指望其長期運行，因此要求：①機組正常運行時ATE系統應處于有效的備用狀態，以備不時之需；②培養運行值快速投運ATE 系統的現場技能，因為對于故障初期，早一分鐘的投運就能減少大量的雜質進入SG，從而減少SG 傳熱管破損的危險。

1.2 APG 最大排污流量運行并旁通除鹽床

由于故障初期進入SG 的二回路水質的惡化，保證APG（蒸汽發生器排污系統）的排污流量顯得尤為重要，但機組正常運行時APG 就是以最大流量（59 t/h）運行的，故此時的重點就是保證APG 系統不要跳閘。跳閘的威脅主要是旁路的切換，此時核島現場切換時需謹慎，操作順序先開后關，防止APG 系統超壓跳閘。若出現跳閘情況，現場盡快復位，重新將APG 投運。由于水質惡化，APG 除鹽床的投運會導致其快速失效且在將排污水切換到SEK（常規島廢液排放系統）后，繼續除鹽運行已沒有實際意義，此時需將其切換至旁路。

1.3 根據技術規范降功率

當SG 排污水的水質惡化時，化學技術規范根據排污水的鈉離子和電導率進行了分區，故障初期需嚴格按技術規范要求執行，特別是當運行點進入四區后，要求1 h 內開始降功率至熱備用。也就是從進入五區到到達熱備用時間最長不超過2 h。而機組以30 MW/min 從滿功率到打閘停機需20 min，再加上后期從10%Pn 降到2%Pn 也需要至少5 min，二回路降功率過程中的操作如：停運APA/CEX 泵，GCT-c 由T 模式切換至P 模式，停機，GCT-c 向GCT-a 切換，APA（電動主給水泵系統）向ASG（輔助給水系統）切換均需耗費一定的時間，所以故障初期的降功率措施是否及時果斷決定污染水進入SG 的量，也是緩解SG 傳熱管所受危險的最有效措施。因為只有SG 傳熱管不破損或降低破損的概率，就能保證核安全，事故就不會擴大化。而此時對降功率的時機和速率的判斷也可以以化學技術規范為依據，嚴格地執行其中的措施。

2 故障中期——判斷并隔離泄漏點

故障前期的操作是為了穩定機組狀態，避免故障惡化或違反核安全要求，而在執行上述急迫的操作或判斷之后，為了從源頭上解決問題，需要準確判斷泄漏點并快速地將其隔離。由于3臺凝汽器的頂部和底部是連通的，所以任何一臺凝汽器一側泄漏就會導致其他側和其他凝汽器的化學參數發生變化，這增加了泄漏點的準確判斷難度。再加上二回路的水被污染后，汽側的水返回凝汽器是混合的，當功率下降到較低水平時CEX030VL的開啟也會導致凝汽器中的水被攪混，所以越是到故障后期越不利于漏點的判斷和隔離。

表1 主控/現場凝汽器檢漏裝置儀表參數及限值

2.1 通過主控/現場參數+化學現場取樣輔助判斷漏點

可以通過歷史趨勢查看參數最先出現變化的主控儀表，然后通過其他儀表的變化趨勢輔助，得出初步結論，在故障初期即可讓常規島現場快速抵達檢漏裝置查看各凝汽器側參數值進行輔助判斷。此時化學人員可能還未達到現場，所以一般在故障最初的0.5 h 內主控室參數趨勢是漏點的主要判斷依據。后期由于功率下降和二回路攪混，明確區分出某一側凝汽器的泄漏有很大困難。這就如同將廢水排放至河流，初期很容易通過氣味、顏色找到污染物來源，但當整條河流都被污染后源頭就很難被發現。

2.2 隔離的實施+停運泄漏側循泵

實施隔離需主控和現場的配合完成，而且在主控室對泄漏點有最初的判斷后，凝汽器單側的隔離越早實施越好，此時的隔離事實上主要目的還是判斷漏點的位置和泄漏的程度：如果漏點就在隔離邊界內部，則水質參數會有明顯的變化；如果不在隔離邊界內部，則變化不明顯，此時需解除此側隔離，嘗試第二個可能的泄漏側的隔離，直到將漏點找到為止。雖然凝汽器大于一側鈦管破損泄漏的情況有可能出現，但并不影響對單側凝汽器的隔離和漏點的判斷。理論上超出一側凝汽器的范圍的鈦管泄漏的概率并不大。

即便確認了泄漏點，將泄漏點完全隔離也不太可能。因為機組凝汽器循環水側的長時間截流運行，加上其蝶閥的特性、隔離邊界的密封性有限，需要停運相應的循環水泵才能真正減少海水泄漏到凝汽器。此時對應機組功率水平理論值是325 MW（50%Pn），但最終還是要根據二回路的真空水平來控制。實際上，當凝汽器鈦管出現較大量的泄漏時，SG 水質很快進入四區或五區，停運循泵的時機很可能機組已經降到30%Pn或熱備用狀態，甚至當準備停運循泵時二回路的水質已經無法明確地區分出漏點在A 列還是在B 列，所以還是需要依靠前期的判斷或停運之后的現象來確認。但是這需要承擔一定的風險，一旦停錯了循泵機組二回路的水質就有可能長時間地被污染，直到啟動誤停運的循泵、將另一列循泵停運。

3 故障后期——機組維持熱備用+二回路水質恢復

在凝汽器泄漏故障后期，理論上在漏點被隔離以后，SG 水質持續好轉，APG 排污流量穩定（再生或非再生），機組在技術規范要求的功率水平穩定運行。二回路的工作重點是如何查找鈦管破損的原因，制定合適的檢修方案將泄漏的鈦管修復，根據二回路沖洗方案將被污染的環路水質進行改善，以做好機組重新啟動的準備。

3.1 維持機組在熱備用狀態

機組進入熱備用狀態后，一回路需密切監視核功率，防止超出技術規范要求值或由于降功率后氙毒的增長導致堆芯功率被湮沒。此階段需要大量的稀釋，所以對于REA（反應堆硼和水補給系統）水箱的儲量和TEP（硼回收系統）前貯槽的液位需重點關注。二回路需關注APG 排污流量穩定，SG 水質的參數能明顯好轉。在GCT-c 切換至GCT-a 后，盡早將SG 供水由ARE 切換至ASG，APG 排污切換至非再生熱交換器，停運二回路水側各循環泵（APA/CEX），從而盡量減少二回路水側的循環流動量和循環時間，減緩污染水擴散。此時二回路的關注重點是SRI（常規島閉式冷卻水系統）的溫度，以保證各相關運行設備的正常運轉，為下一步二回路水質恢復后機組上行做準備。

3.2 二回路水質恢復

（1）水側：當漏點被隔離檢修完成后，需要將二回路水質參數盡快恢復至正常值。初期需要將二回路水側泵斷電，對相關的容器進行排水，將被污染的容器和管道中的污染水排放干凈。后續需要對系統重新進行在線并充水排氣。然后對泵送電并啟泵分段沖洗換水。分段沖洗過程中需要化學進行連續取樣，直到各段水質滿足要求。然后對二回路打大循環進行聯合沖洗，直到二回路水側水質完全滿足要求。

（2）汽側：對于汽側水質的恢復，可采取先對AHP、ABP、GSS、ADG、VVP 管線疏水袋排空，然后在機組啟動階段將GSS、AHP的正常疏水定值和緊急疏水定值進行切換，確保后續抽汽冷凝水排放至凝汽器并全流量經ATE（凝結水精處理系統）床凈化。汽機沖轉時如果蒸汽發生器水質進入四區或五區，保持在1100 r/min 一個小時（最多不超過2 h），對汽機進行沖洗，監視ATE 混床出口Na+和陽電導率，若未下降則汽機停機，將核功率降至8%，監視ATE 混床出口Na+和陽電導率，如果蒸汽發生器水質進入四區，則保持在當前核功率，通過ATE 繼續凈化凝結水；如果此時仍在五區，在技術規范要求的規定時間內后撤到熱備用；蒸汽發生器水質在二區以內且穩定，繼續沖轉至3000 r/min?；驹瓌t仍然是嚴格遵守化學技術規范的五區圖，必要時后撤至熱備用。整個啟動過程中SG 的水質必須連續監測跟蹤，在確保不違反技術規范的情況下降二回路的水質盡快恢復到正常值。

4 結束語

本文嘗試著對凝汽器鈦管損壞這一典型故障的初期、中期、晚期進行總結分析，目的是當凝汽器鈦管損壞故障發生時，能夠做到快速、準確判斷，降低二回路的水質惡化速率，進而減少對蒸汽發生器傳熱管的運行環境考驗和威脅，及時、有效地將機組過渡到安全狀態，盡快恢復機組的正常運行，將損失降到最低。