秦二厂真空泵区域氨气问题技改浅析

金艳骏

【摘 要】在核电站中，凝汽器真空系统（CVI）的运行必不可少，但其在运行过程中产生了挥发性的氨气，造成了厂房污染，产生了工业安全风险。本文针对这一问题进行了分析并提出了解决方案。

【关键词】氨水;氨气;真空;废水;地坑

中图分类号： TQ172.6文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）01-0202-002

0 背景

在秦二厂核电机组中，凝汽器真空系统（CVI）的功能是在汽轮机启动时和正常运行期间从凝汽器中抽除空气和不凝结气体，建立凝汽器真空并保持凝汽器的设计真空，从而为汽轮机提供一个合适背压。其主要工作过程如下：在机组启动及正常运行期间，CVI水环式真空泵从凝汽器中抽出空气、水汽和其他不凝性气体，大部分蒸汽在真空泵中凝结，剩余水蒸汽及其他气体进入CVI汽水分离器。蒸汽在汽水分离器中冷凝成水一部分冷凝水经热交换器冷却后返回真空泵壳中，其余过量冷凝水及真空泵轴封水排放至分离器所在房间消防地坑SEO502PS。

秦二厂机组二回路系统中通过在给水中添加氨水（NH3H2O）调节二回路pH值，蒸汽中的部分氨气在凝汽器抽真空过程中与其他气体一起进入汽水分离器。汽水分离器冷凝水蒸汽时，部分氨气溶解在冷凝水中，并最终排至SEO502PS。在含氨水的排放路径中，敞开在房间中的含氨水中部分氨气会挥发至房间。

原设计中，秦二厂3、4号机组汽水分离器溢流水先流至一个带盖板的漏斗，然后由漏斗接管送至房间SEK地沟，再由地沟排至消防地坑SEO502PS。SEO502PS的废水由消防水SEO521/522/523PO排出。由于房间氨味较重，秦二厂3、4号机组参照1、2号机组由地沟排放变更为固定管排放至SEO502PS的方式，通过橡胶管将含氨水排至消防地坑，以避免含氨水由于长期在地沟中水分蒸发造成氨气挥发。秦二厂3、4号机组通过增加橡胶管排放改造后，地沟区域氨味已基本消除。氨味主要存在于消防地坑SEO502PS区域，且SEO502PS远离含氨水排水口一端的味道更重。SEO502PS中的废水排放间隔时间长，地坑水的蒸发造成了其中溶解氨气的挥发，且汽机厂房高温环境加剧了氨气挥发。

氨气具有强烈刺激气味，长期吸入可能引起呼吸道疾病或急性中毒，危害人员健康。因此秦二厂3、4号机组有必要在原变更基础上进一步采取有效措施，进一步消除房间氨味，改善人员工作环境。

1 问题分析与解决方案

理论上可以从三方面对房间空气中的氨气含量加以控制：一、从源头上限值氨气的产生;二、在氨气产生后限制进入房间环境的氨气量;三、进入房间后采取措施将氨气尽快排出。对于第一点，由于二回路采用氨水和联氨控制水质，将pH及含氧量控制在限值内所需注入的氨水及联氨量基本是定的。凝汽器需要CVI真空泵连续抽真空，CVI真空泵抽出水汽及不凝性气体连续送入CVI汽水分离器，因此，CVI汽水分离器的溢流水体积及含氨量是一定的，无法减少氨气产生量。对于第二点，氨气在水中的溶解度比较大，汽水分离器刚排出的含氨水氨气的挥发量较少。在排至消防地坑SEO502PS后，由于环境温度升高，氨气溶解度减小，且水分不断挥发，加剧了氨气从水中逸出。由于消防地坑上部为钢格栅，对于挥发氨气没有任何包容阻挡作用，逸出的氨气全部进入房间。为不影响消防地坑收集消防水的能力，消防地坑上的格栅不能改为密封盖板，因此只能通过优化运行方式减少含氨水在水坑中的留存时间，来减少氨气向房间的排放;或改变含氨水排放路径，将含氨水收集到密封储罐中，彻底解决氨气向房间扩散的问题。对于第三点，由于汽轮机厂房空间较大，地坑区域通风较差，可考虑在地坑上方增加通风罩，及时排除进入厂房的氨气。综上，为解决凝汽器真空系统（CVI）运行过程中房间氨味重的问题，提出以下三种方案：

方案一、优化运行方式，及时排出SEO502PS含氨水。

目前SEO502PS的消防水泵SEO521/522523PO采用地坑液位自动控制啟停，当SEO502PS中废水到达高液位（1.4m）后SEO521/522/523PO自动启动排出废水，SEO502PS到达低液位（0.4m）后泵启动停止。由于地坑容积较大，地坑到达高液位排水的时间间隔较长，导致含氨水在地坑中长时间积留，引起氨气挥发。因此，建议运行人员定期手动启动消防水泵或降低高液位自动启泵整定值，以及时排放地坑水，并在夏季高温时期增加地坑水排放频次。

若长期运行后房间仍存在氨味，建议化学部门对地坑水样进行pH或氨浓度分析，根据分析结果及地坑水量，添加合适的化学物（如稀硫酸），将氨水转化为铵盐，消除氨气挥发;或为消防地坑增加不含氨的其他水源接口，增加氨溶解。

本方案不能完全消除氨气逸出，但对原设计影响较小。

方案二、增设含氨水收集贮罐及排放泵。

增设一台收集罐，收集含氨水。含氨水需重力自流至收集罐，因此收集罐需置于下层房间中。收集罐为常压容器，设置排气管，排气管可连接至房间通风，或在排气管道口设置过滤器装填吸附剂（如颗粒阳树脂），消除从排气口逸出的少量氨气。

为收集罐增设一台排放泵，排放泵出口连接至SEO521/522/523PO出口排放管。收集罐设液位仪表，自动控制泵启停。保留原含氨水排至地坑的流道，以在泵维修或不可用时，暂时将水排至SEO502PS。

本方案可基本消除氨气逸出，但需要增设一台收集罐及一台排放泵，增加泵的用电及控制，需要根据厂房情况开展布置设计。收集罐入口及出口管道需要贯穿楼板。

方案三、为SEO502PS增设局部排风罩。

在SEO502PS上部增设局部排风罩，加速地坑上方氨气的排出，控制扩散至房间其他位置的氨气。此方案，需确定局部排风所需通风量及换气次数、匹配房间原风机负荷、确定排风罩、排风去向等技术问题，方案较复杂。

2 结语

以上三种方案通过限值进入房间环境的氨气量或尽快排出进入房间氨气等方式，解决了凝汽器真空系统（CVI）运行过程中房间氨味重的问题，避免了人员误吸入过量氨气可能引起呼吸道疾病或急性中毒等工业安全事件，为核电厂安全生产运行提供了重要保障。

【参考文献】

[1]秦二厂三、四号机组中级运行.