PRS系統(tǒng)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(fā)生器二次側(cè)非能動冷卻系統(tǒng)（PRS）用以應對全廠斷電疊加輔助給水系統(tǒng)失效的工況。PRS系統(tǒng)利用高處的冷凝水箱將蒸汽發(fā)生器的余熱帶出，最終通過冷凝水箱中水的蒸發(fā)將熱量帶入大氣中。在機組正常運行期間，PRS系統(tǒng)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(tǒng)蒸汽管道產(chǎn)生的凝結(jié)水，并評價了其對蒸汽發(fā)生器含濕量的影響。

【關(guān)鍵詞】田灣核電廠5、6號機組；二次側(cè)非能動冷卻系統(tǒng)（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(tǒng)M310機組的基礎(chǔ)上新增了許多自行研制的系統(tǒng)。蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動冷卻系統(tǒng)（PRS）便是為了提高核電廠安全性新增的系統(tǒng)。

PRS系統(tǒng)的設(shè)計是為了在發(fā)生全廠斷電事故疊加輔助給水系統(tǒng)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(fā)生全廠斷電及輔助給水氣動泵失效后，蒸汽發(fā)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(tǒng)設(shè)計初期，蒸汽管線隔離閥擬采用常開設(shè)置。通過現(xiàn)場布置反饋，由于發(fā)現(xiàn)PRS蒸汽管線非常長，且該段管道承受著高溫高壓，若PRS系統(tǒng)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(tài)變換為常關(guān)。圖1給出了PRS系統(tǒng)蒸汽管道隔離閥常關(guān)情況下系統(tǒng)流程圖。

PRS系統(tǒng)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(fā)生后，蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽通過與PRS系統(tǒng)蒸汽管線相連的主蒸汽管道進入PRS系統(tǒng)。PRS蒸汽管線上設(shè)置一臺常關(guān)的電動隔離閥PRS101VV。事故發(fā)生后，蒸汽管線隔離閥打開，蒸汽在經(jīng)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(tǒng)凝水管道。PRS系統(tǒng)凝水管線隔離閥在PRS系統(tǒng)投入運行后開啟，PRS系統(tǒng)凝水沿凝水管線PRS0103后經(jīng)過電動隔離閥PRS102/103VL，最終回流至蒸汽發(fā)生器，實現(xiàn)通過PRS系統(tǒng)對蒸汽發(fā)生器換熱的整個循環(huán)。

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(fā)生器二次側(cè)非能動冷卻系統(tǒng)（PRS）作為嚴重事故預防與緩解措施，二次側(cè)非能動冷卻系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)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(tǒng)蒸汽隔離閥上游蒸汽管道中的凝結(jié)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(shè)

3 結(jié)論

PRS系統(tǒng)蒸汽管線隔離閥狀態(tài)設(shè)置為常關(guān)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(fā)生器出口蒸汽濕度的增加，則蒸汽發(fā)生器出口的濕度增加了0.00256%。根據(jù)蒸汽發(fā)生器的設(shè)計要求，以及核電廠的運行要求，蒸汽發(fā)生器出口蒸汽含濕量應≤0.25%。根據(jù)其他M310機組的調(diào)試數(shù)據(jù)，蒸汽發(fā)生器的實際出口蒸汽含濕量約為0.1%。因此PRS系統(tǒng)蒸汽管線隔離閥常關(guān)，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(fā)生器二次側(cè)非能動冷卻系統(tǒng)蒸汽管道凝水影響分析[J].科技視界，2016（13）：143.

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