某電廠含氫排氣管線積水分析

盧孟輝

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽314300）

1 簡介

1.1 含氫排氣系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)收集反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、TEP系統(tǒng)除氣運行中產(chǎn)生的含氫廢氣及在檢修前用氮氣 吹掃存放反應(yīng)堆冷卻劑的各種箱體時所排出的含氫廢氣。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)場巡檢發(fā)現(xiàn)含氫排氣系統(tǒng)氧表讀數(shù)顯示波動較大，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，嚴(yán)重影響主控人員對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)不能及時發(fā)現(xiàn)，將會造成嚴(yán)重的工業(yè)安全后果。本文通過試驗分析，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、氮氣、氪氣、氙氣）和蒸汽離開除氣塔的頂部后，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、氮氣、飽和水蒸氣及放射性氣體。

除氣塔運行時流量是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)過對照系統(tǒng)流程圖、管道安裝圖對現(xiàn)場RPE001BA/RCV001BA/TEP001BA排氣管線可達(dá)區(qū)域進(jìn)行了實地勘察，并對管線布置走向及標(biāo)高進(jìn)行了核實、確認(rèn)，并結(jié)合各個設(shè)備相關(guān)系統(tǒng)手冊，得出如下結(jié)論：（1）RCV001BA液位嚴(yán)格控制，正常運行時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罐體液位高時會將液位打至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個冷凝罐下方疏水器存在泄漏風(fēng)險，為防止含氫氣廢氣泄漏，日常運行時，4個冷凝罐進(jìn)出口閥保持關(guān)閉，即未投運，沒有起到冷凝灌應(yīng)有的作用。逐個開啟疏水器RPE001/002/003/004CN入口閥門，對疏水器進(jìn)行疏水驗證。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。除氣塔在正常運行時水蒸氣約0.19 m3（STP）/h。故該排氣管線上設(shè)置一個冷凝管加疏水器，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)計值0.19 m3（STP）/h。

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

表1 除氣塔正常啟動數(shù)據(jù)

由試驗可知，假設(shè)是由除器塔正常啟動過程中引入的汽水，則意味著之前要啟動除氣塔一千余次，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為TEP001CS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)過對除氣塔啟停趨勢進(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除氣塔時，在含氫廢氣溫度測點也有明顯的兩次階躍現(xiàn)象，是含氫廢氣排放閥427VY因壓力高開啟時出現(xiàn)的，如圖3所示。

圖3 除氣塔高液位跳閘趨勢圖

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需要排出41.5 L，大于實際RPE001CN處排出的水量，所以，可以斷定有TEP001DZ內(nèi)實體水流出。從TEP001DZ啟動，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，按照典操對除氣塔進(jìn)行氮氣加壓排水到正常液位，以便除氣塔再次啟動；而氮氣充壓時除氣塔液位大幅度波動的情況下很可能會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，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，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數(shù)據(jù)

由此可知，當(dāng)除氣塔液位過高跳閘時，為防止除氣塔出現(xiàn)負(fù)壓導(dǎo)致空氣進(jìn)入，按照典操對除氣塔進(jìn)行氮氣加壓排水到正常液位，以便除氣塔再次啟動；而氮氣充壓時除氣塔液位大幅度波動的情況下很可能會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，氣體帶著這部分水進(jìn)入含氫管線。

3 解決問題對策

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

（1）更換冷凝罐CN下游疏水器PU為沒有漏氣風(fēng)險的疏水器，然后將CN和PU均投運，實現(xiàn)設(shè)計功能。

（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報警觸發(fā)情況，液位高報警觸發(fā)時進(jìn)行手動疏水。

（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”中第2步，明確將TEP027VP置于自動時將除氣塔液位整定值設(shè)置為0，控制除氣塔液位，避免除氣塔啟動循環(huán)時進(jìn)料過多，使意外跳閘后除氣塔液位不會過高。

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