论柴油机辅助给水系统冷却水、中冷水防冻改进分析

屠星　李寅光　王泉

【摘 要】柴油机辅助给水系统在全厂失电工况下带走反应堆余热，防止堆芯损坏，去除堆芯衰变热，直到余热排出系统能投入运行，承担着核电厂的安全功能。在极端天气下，有可能发生柴油机辅助给水系统冷却水、中冷水管路凍结的风险，从而影响柴油机辅助给水系统安全备用状态，因此对柴油机辅助给水系统冷却水、中冷水进行防冻改进分析尤为必要。本文主要分析对于作为核电厂专设安全设施柴油机辅助给水系统中冷却水、中冷水防冻改进从实际现场情况的角度进行分析，得到冷却水、中冷水防冻改进的相关方法。通过在柴油机辅助给水系统冷却水、中冷水系统中添加防冻剂，并且将其有效循环，以消除冷却水、中冷水系统中的死点，保证了防冻剂的有效性。从而降低由于冷却水、中冷水管路冰冻而使柴油机辅助给水泵不可用的风险，影响柴油机辅助给水系统安全备用，降低运行负担。

【关键字】柴油机辅助给水系统；冷却水；中冷水；防冻

中图分类号： S232 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）23-0060-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.023

【Abstract】The auxiliary feed water system of the diesel engine takes away the residual heat of the reactor under the condition of the power loss of the whole plant， and prevents the core damage，removal of the core decay heat until the waste heat removal system can be put into operation，bear the safety function of the nuclear power plant.In the extreme weather， the cooling water of the diesel engine auxiliary water supply system and the freezing of the middle cold water pipe line，influence of diesel auxiliary feed water system safety standby state，therefore， it is necessary to analyze the cooling water and the cold water in the auxiliary water supply system of diesel engine.Abstract：In this paper， the analysis of the cooling water in the auxiliary water supply system of the diesel engine auxiliary water supply system as a nuclear power plant is analyzed，related methods of improving the anti freezing.By adding anti freezing agent in the cooling water and the middle cold water system of the auxiliary water supply system of the diesel engine，and its effective circulation，In order to eliminate the cooling water， cooling water system in the dead center， to ensure the validity of the antifreeze.To reduce the cooling water， the cold water pipeline and make the diesel engine auxiliary water pump is not available，Influence of diesel auxiliary water supply system security reserve，reduce the operational burden.

【Key words】Auxiliary feed water system for diesel engine； Cooling water； Medium cold water； Antifreeze

0 前言

辅助给水系统作为核电厂的专设安全设施，属于安全3级和抗SSE地震类，质保QA2级。由于担负着核电厂的安全功能，尤其是在全厂失电工况下带走反应堆余热，防止堆芯损坏，去除堆芯衰变热，直到余热排出系统能投入运行。按设计要求辅助给水泵不仅要满足多重性，还满足多样性所以不仅设置了二台电动给水泵，还设置一台柴油机驱动的给水泵。而柴油机辅助给水泵在4A及以上电厂模式中，必须一直处于自动热备用状态，以使其在接到启动信号时，能在26秒内自动带负荷启动成功。而柴油机辅助给水系统冷却水主要给柴油机气缸等带走热量，中冷水是给中冷器、机油冷却器、齿轮油冷却器带走热量。因此，柴油机辅助给水冷却水及中冷水系统是否能正常工作，起着至关重要的作用。

由于柴油机辅助给水冷却水箱及中冷水箱设置在06#厂房墙壁室外，且为开口式供水，由一回路补水泵及应急水箱供水，水箱及管道上均无测温点，气温较低时可能会引起水箱及管道的结冰。现行的做法是不定期启动辅助给水系统的柴油机，以避免冷却水、中冷水管道冻结堵塞，但存在较高的柴油机辅助给水泵不可用的风险，并造成严重的运行负担。因此，柴油机辅助给水系统冷却水、中冷水防冻改进有着极大的必要性。

1 系统概况

柴油机辅助给水冷却水及中冷水系统截面布置图如图1，柴油机辅助给水冷却水及中冷水系统图如图2。膨胀水箱分成为冷却水箱和中冷水箱，实际布置位于散热器顶部，散热器顶部冷卻水及中冷水管路最高点标高4.47m，膨胀水箱（冷却水箱及中冷水箱）底部标高4.40m，顶部标高4.70m。实际冷却水、中冷水回水至散热器分水管路，分水管路至冷却水箱、中冷水箱均有一路连通管路至冷却水箱、中冷水箱上部，如图1、图2红线线路。与柴油机辅助给水泵冷却水及中冷水系统图纸（QYT-X-015-03）不相符。而供冷却水、中冷水用户位置于-12m的柴油机辅助给水泵房内，膨胀水箱（冷却水箱及中冷水箱）为冷却水、中冷水系统最高点，为开口式供水，起到为系统存水因温度变化而引起的体积膨胀给予余地，同时补水溢流，稳定冷却水、中冷水系统压力的作用。

由于柴油机辅助给水系统冷却水箱及中冷水箱在室外，06#厂房墙外一侧，由一回路补水泵及应急水箱供水，为开口式供水，柴油机辅助给水系统温度检测仪表安装在靠经柴油机本体的室内，室外盘管部分无温度监测需靠查气象数据或者现场用便携式测温仪来确定温度，无法进行持续检测，无法持续实时反馈盘管内的水温。气温较低时可能会引起水箱及管道结冰风险。现行做法是不定期启动辅助给水系统的柴油机，以避免冷却水、中冷水管道冻结堵塞，但仍存在较高的导致柴油机辅助给水泵不可用的风险，影响柴油机辅助给水系统安全备用，并造成严重运行负担。

2 冷却水、中冷水系统防冻改进分析

2.1 不同区域的防冻改进

对于处于室外环境温度的管路和设备采用保温防冻在理论上是可行的，可采用厚度30mm左右的保温玻璃棉进行保温，但是在风冷散热器中的管路无法进行保温层有效施工，整个系统依旧存在潜在冷冻点。因此优先采取冷却水、中冷水系统添加防冻剂的方法，同时处在室外环境温度下的冷却水、中冷水补水管路、阀门及冷却水箱、中冷水箱液位计阀门、管路添加保温层处理。

2.2 防冻剂的选取分析

根据原厂及目前核工业广泛采用的实践做法，选取乙二醇水溶液作为防冻剂。防冻液的配比浓度配比浓度据保守环境温度-10℃进行确定，约为：21.25%体积浓度/23.5%质量浓度。（FSAR中秦山一厂厂址极端环境温度-7.2℃）乙二醇是一种无色带有甜味的液体，能与水任意比例混溶。纯乙二醇的沸点是197.4℃，冰点为-11.5℃。根据资料显示，乙二醇对动物有毒性，不易经呼吸道吸收，可经胃肠道和皮肤吸收，成人口服致死量为80-100ml。因此，针对这一特性，参与操作人员应做好人身防护工作，防冻液进行更换应做好回收工作，防止发生人员中毒和环境污染事件。

由于管路和设备材料为碳钢，在冷却水、中冷水系统中添加防冻剂的同时必须添加缓蚀剂，由于原厂对于缓蚀剂的要求，禁止使用络酸盐类型的缓蚀剂，不宜采用氮化物和亚硝酸盐类型的缓蚀剂。

由于添加防冻剂会影响水比热容值，进而影响中冷器、机油冷却器、齿轮油冷却器及风冷散热器等设备的换热效率，具体影响需在实际中测量，进而改善防冻剂配比。

2.3 防冻剂的添加、更换方式分析

防冻剂使用过程中会产生老化，因此每个大修周期进行更换，在定期取样过程中发现防冻剂含量不符合要求，应及时补充或更换。冷却水、中冷水溶液（包括防冻剂和缓蚀剂）由冷却水箱、中冷水箱顶部开口处添加。而取样点选取-12m柴油机辅助给水泵房内冷却水、中冷水系统低位放水阀取样。

防冻剂更换应采取，先卸放原冷却水、中冷水，再对整个管路进行清洗，最后注入调制好的冷却水、中冷水溶液（包含防冻剂和缓蚀剂）。

2.4 含防冻剂的冷却水、中冷水循环

由于原设计中，膨胀水箱（冷却水箱、中冷水箱）作为系统中的一个死点，仅起到温度变化时补偿水容积，稳定冷却水、中冷水系统压力的作用。如从冷却水箱、中冷水箱中添加防冻剂，难以有效的将防冻剂在整个冷却水、中冷水系统中循环，而不法起到防止管路冰冻的风险。因此需要改造管路，增加冷却水循环泵、中冷水循环泵及相应喷射器，如图3。将冷却水箱、中冷水箱中添加的防冻剂有效的在冷却水、中冷水系统中循环，从而避免整个冷却水、中冷水系统管路冰冻。而增加冷却水循环泵、中冷水循环泵及相应喷射器并不会影响原有冷却水箱、中冷水箱的作用。

增加冷却水、中冷水循环泵将整个冷却水、中冷水循环，帮助防冻剂的添加注入到冷却水、中冷水系统，同时将防冻剂均匀于整个系统中，便于取样的采集准确性。而增加喷射器，是能将作为死点的冷却水箱、中冷水箱中的防冻剂带出注入于冷却水、中冷水系统。

2.5 冷却水、中冷水系统温度检测

冷却水、中冷水系统中处于室外环境温度下的管路为补水管路阀门及冷却水箱、中冷水箱进出口管路，散热器冷却水、中冷式管路。应为这些管路上添加测温仪，及时反馈温度变化。加强对此设备管路巡检要求，特别是在冬季寒冷天气下，检查管路是否冰冻。

3 结论

核电厂中辅助给水系统作为核电厂的专设安全设施，起着重要的安全作用，而在全厂失电工况下柴油机辅助给水泵能否正常启动运行带走反应堆余热，防止堆芯损坏尤为重要。而柴油机辅助给水系统中的冷却水、中冷水有关乎到柴油机辅助给水泵的正常运行。对运行人员来说，防止其系统管路冰冻变得尤为必要。

从柴油机辅助给水冷却水、中冷水系统实际现场布置出发，针对管路防冻进行各个方位防冻改进分析，从而实现防冻效果，降低柴油机辅助给水泵不可用的风险。

【参考文献】

[1]刘光启，马连湘，刘杰.化工化学物性数据手册：有机卷[M].化学工业出版社，2002.

[2]何凤生.中华职业医学[M].人民卫生出版社，1999.