某电厂含氢排气管线积水分析

卢孟辉

（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐314300）

1 简介

1.1 含氢排气系统简介

本系统收集反应堆冷却剂系统、TEP系统除气运行中产生的含氢废气及在检修前用氮气 吹扫存放反应堆冷却剂的各种箱体时所排出的含氢废气。这些废气被送到TEG含氢废气子 系统进行处理。RPE含氢排气系统简图如图1所示。

图1 RPE含氢排气系统示意图

1.2 含氢排气系统问题

现场巡检发现含氢排气系统氧表读数显示波动较大，且该现象频繁出现，经过检查发现，含氢排气管线和氧表电极表面存在残水。TEG001MG氧表读数频繁波动，严重影响主控人员对RPE含氢排气管线氧含量的正常监控。如果含氢管线氧含量超标不能及时发现，将会造成严重的工业安全后果。本文通过试验分析，查找并解决含氢排气管线积水问题。

2 积水来源分析

2.1 水汽主要来源

机组正常功率运行期间，从前贮槽来的废液送到除气塔001DZ（002DZ），在塔中氢气、裂变气体和其他气体，从含硼水中脱除，用SVA蒸汽间接加热。脱除出的不凝性气体（氢气、氮气、氪气、氙气）和蒸汽离开除气塔的顶部后，流入排气冷凝器001CS（002CS），由设备冷却水（RRI）来冷却，氢气和放射性气体不断地被脱除，并通过001CS排放到TEG含氢子系统，冷凝液通过自流返回到除气塔顶部。由TEP除气塔来的含氢废气，主要组分为氢气、氮气、饱和水蒸气及放射性气体。

除气塔运行时流量是1.9 m3（STP）/h含氢废气、0.19 m3（STP）/h水蒸气。 即最大流量2.09 m3（STP）/h。

2.2 其他排气来源

机组功率运行期间，反应堆冷却剂疏水箱（RPE 001BA）、TEP前贮槽（TEP 001／008BA）、化学容积控制系统容积控制箱（RCV 002BA）的排气均是不含有水蒸气的含氢排气，且排气量不高。

2.3 原因分析逻辑

RPE含氢排气管线积水原因思维导图如图2所示。

图2 原因思维导图

2.4 原因确认

2.4.1 RPE001BA/RCV001BA/TEP001BA排气分析

经过对照系统流程图、管道安装图对现场RPE001BA/RCV001BA/TEP001BA排气管线可达区域进行了实地勘察，并对管线布置走向及标高进行了核实、确认，并结合各个设备相关系统手册，得出如下结论：（1）RCV001BA液位严格控制，正常运行时不存在液位高的情况，氢气覆盖，压力控制,水汽通过排气管线进入含氢管线可能性不存在；（2）RPE001BA罐体液位高时会将液位打至TEP001BA头箱，且温度不高，水汽通过排气管线进入含氢管线可能性不存在。

2.4.2 RPE含氢排气管线布置

RPE含氢排气回路上设置了RPE001/002/003/004CN作为冷凝水收集罐。但由于4个冷凝罐下方疏水器存在泄漏风险，为防止含氢气废气泄漏，日常运行时，4个冷凝罐进出口阀保持关闭，即未投运，没有起到冷凝灌应有的作用。逐个开启疏水器RPE001/002/003/004CN入口阀门，对疏水器进行疏水验证。发现RPE001CN积水多达31 L，已经完全超出正常水平。

2.4.3 TEP001CS排气问题分析

从RPE含氢排气流程图（见图1）可知，RPE001CN主要收集TEP系统1#除气塔（TEP001DZ）的含氢排气冷凝液。除气塔在正常运行时水蒸气约0.19 m3（STP）/h。故该排气管线上设置一个冷凝管加疏水器，将水蒸气冷凝并疏排掉。

比较收集TEP系统2#除气塔（TEP002DZ）冷凝液的RPE002CN，排水仅0.058L，所以怀疑，TEP001DZ的排气冷凝器（TEP001CS）存在缺陷，以致除气塔内产生的蒸汽未经过TEP001CS充分冷却，而随含氢排气大量排出，超出除气塔设原设计值0.19 m3（STP）/h。

经过分别启动TEP001DZ和TEP002DZ进行验证，验证数据如表1所示。

表1 除气塔正常启动数据

由试验可知，假设是由除器塔正常启动过程中引入的汽水，则意味着之前要启动除气塔一千余次，显然是不可能的。所以，即使TEP001CS存在缺陷，但RPE001CN内水也并非完全来自TEP001DZ排气冷凝。

2.4.4 TEP除气塔实体水溢出

由TEP001CS排气问题分析的结论可知，RPE含氢管线积水来源不可能全部是因为TEP001CS的冷却问题。所以，肯定还有其他原因造成含氢排气管线大量积水。

经过对除气塔启停趋势进行逐次回看和分析，发现1年以来，除气塔共有12次除气塔跳闸且液位超量程，其中，5次超量程较为严重，多次进行加压排水。从1月29日可以看到，TEP001DZ除气塔因液位高跳再启动除气塔时，在含氢废气温度测点也有明显的两次阶跃现象，是含氢废气排放阀427VY因压力高开启时出现的，如图3所示。

图3 除气塔高液位跳闸趋势图

TEP001CS至TEP427VY管道总体积约8.3 L，5次除气塔满水后极端情况下累计需要排出41.5 L，大于实际RPE001CN处排出的水量，所以，可以断定有TEP001DZ内实体水流出。从TEP001DZ启动，我们推断应是排气温度探头接触到热水，而导致的温度阶跃。

前次除气塔液位过高跳闸，为防止除气塔出现负压导致空气进入，按照典操对除气塔进行氮气加压排水到正常液位，以便除气塔再次启动；而氮气充压时除气塔液位大幅度波动的情况下很可能会将一部分高水汽被压至TEP001CS后的U形管线中，当排放阀TEP427VY因压力高开启时，气体带着这部分水流经温度探头，进入含氢管线。

TEP除气塔实体水溢出的结论只是数据分析结果，只是理论上的原因，为了证明该结论成立，进行了三试验，进行情景再现，具体数据如表2所示。

表2 除气塔高液位跳闸试验数据

由此可知，当除气塔液位过高跳闸时，为防止除气塔出现负压导致空气进入，按照典操对除气塔进行氮气加压排水到正常液位，以便除气塔再次启动；而氮气充压时除气塔液位大幅度波动的情况下很可能会将一部分高水汽被压至TEP001CS后的U形管线中，当排放阀TEP427VY因压力高开启时，气体带着这部分水进入含氢管线。

3 解决问题对策

而由于RPE001/002/003/004CN下游疏水器存在氢气泄漏风险 ，机组正常运行时各CN处于隔离状态。因此，提出以下实施建议：

（1）更换冷凝罐CN下游疏水器PU为没有漏气风险的疏水器，然后将CN和PU均投运，实现设计功能。

（2）保持疏水器PU上游隔离阀关闭，但冷凝罐CN入口开启，在日常巡检中增加检查KSN上位机中RPE704AA报警触发情况，液位高报警触发时进行手动疏水。

（3）只要除气塔不产生严重满水，就可以避免除气塔内实体水溢出到RPE含氢排气管线。为了避免人员技能差异导致除气塔满水，需要从管理和操作上杜绝除气塔满水情况的出现。所以，修改操作票“除气塔TEP001DZ从污脏状态6的启动”中第2步，明确将TEP027VP置于自动时将除气塔液位整定值设置为0，控制除气塔液位，避免除气塔启动循环时进料过多，使意外跳闸后除气塔液位不会过高。

解决对策实施后，通过对近三个月的跟踪观察，TEG001MG氧分析仪取样管线已不再存在积水缺陷，且整个RPE含氢排气管线也不再排出多大量积水。