核電輔助給水汽動泵蒸汽疏水改造

陸 魏

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

秦山核電二廠蒸汽發生器輔助給水系統分為兩個系列，主要管道和設備屬于核安全3 級，每個系列與各自的蒸汽發生器相連，因此保證了系統的可靠性和獨立性。

輔助給水系統每個系列有1 臺汽動泵，其中汽動泵的汽源由主汽和輔汽提供。由于汽動泵上游管線的蒸汽一直存在（熱備用），管線上設置有汽水分離器（001/002ZE），該汽水分離器的疏水和沖動蒸汽隔離閥后的蒸汽冷凝疏水（隔離閥泄漏或汽動泵啟動后）由汽水分離器003/004ZE 接收后排往地坑。

1 實際運行中出現的問題

1.1 蒸汽彌散影響廠房設備

雖然003/004ZE 的疏水經過生活飲用水（SEP）冷卻，冷卻后的水溫仍然較高，造成RPE 房間蒸汽彌散影響廠房設備運行安全，增加SEP 冷卻水量后，效果仍不明顯，而且由于水量增大造成地坑水滿溢，對電廠三廢系統造成很大的負擔。因此將疏水引入電廠污水系統（SEO），并考慮了與核島疏水排氣系統（RPE）之間的切換，見圖1。

圖1

圖2

疏水引入SEO 地坑后，經常造成電氣廠房-7 米層房間蒸汽彌散影響廠房設備安全。對該房間內的主給水隔離核級開關站的電纜及電纜封堵將造成考驗。雖然增加了SEP 冷卻水量，但冷卻效果仍不佳，繼續增大冷卻水量，將造成SEP 水浪費，以及SEO 系統負擔。此外，高溫疏水經常導致SEO 泵損壞，每5 個月左右要更換一次。

1.2 疏水管道穿孔、堵塞嚴重

003/004ZE 疏水冷卻采用SEP 的水直接注入003/004ZE 疏水下游管道混合冷卻，由于SEP 水中有害離子、焊縫熱應力及溫度頻繁變化產生的熱應力共同作用下，三通位置均出現穿孔。見圖2 所示。此外，SEP 水中CaCO3遇到高溫的汽水分離器疏水，會以固態形式析出，造成下游管道堵塞。

1.3 疏水管道缺乏獨立性

003/004ZE 疏水在下游合并成一根管道到SEO 系統，缺乏獨立性，單一故障可導致兩列輔助給水汽動泵蒸汽疏水同時不可用，兩列排水存在壓差時造成排水不暢。

003/004ZE 運行問題匯總見表1。

表1

鑒于該系統運行中存在的上述問題，有必要對其進行分析，找出原因，并提出合理可行的改造方案，解決由于輔助汽動泵蒸汽疏水導致的問題。

2 汽動泵蒸汽疏水問題原因分析

疏水管道穿孔、堵塞主要是由于冷熱水混合后，熱應力作用和CaCO3析出，只要將冷熱水混合處移到疏水管末端或地坑中，就能減少和杜絕這些問題的出現。

針對ASG003/004ZE 運行中出現的問題，根本原因是疏水熱負荷和SEP 冷卻負荷不匹配，導致混合后的疏水溫度較高。因此，分別從疏水量和SEP 冷卻能力兩方面進行分析。

表2

2.1 增大疏水量的可能原因

（1）蒸汽管道與母管接口不合適，造成蒸汽冷凝疏水量過大；

（2）上游管道的保溫不完整，造成蒸汽冷凝疏水量過大。

2.2 冷卻能力不足的可能原因

（1）SEP 冷卻水量不夠；

（2）SEP 冷卻方式不合理。

分別對上述的原因進行了現場勘查和分析，分析結果見表2。

3 汽動泵蒸汽疏水改造方案

根據原因分析，從系統、布置、電氣、儀控和結構設計的可行性進行解決該問題分為以下兩步：

3.1 第一步

（1）找到保溫薄弱環節，更換保溫層；

（2）003/004PO 本體疏水管線分開，獨立布置，各自引入RPE 和SEO 地坑；

（3）003/004ZE 下游疏水管線分開，獨立布置，各自引入RPE 和SEO 地坑。

3.1.1 系統

根據實際運行情況，003/004ZE 的疏水量比較大，通過對管道的保溫層外表面溫度進行測量，測量結果如圖3 所示。考慮熱效率的管道保溫層外表面溫度一般不大于50oC，從實測的保溫層表面溫度來看，部分管道的保溫層外表面溫度偏高。對不符合保溫要求的管道保溫層進行改造。

圖3 保溫層表面溫度

圖4 第一步改造流程圖

原有的003/004ZE 疏水合并成一根管道，接入RPE 地坑和SEO地坑，且003/004PO 本體疏水和003/004ZE 下游疏水管之間也有連通管。改造方案考慮將003/004PO 本體疏水和003/004ZE 下游疏水管之間的連通管去除，將003/004PO 本體疏水獨立的引入RPE 地坑和SEO 地坑，并將003/004ZE 的疏水獨立的引入RPE 地坑和SEO 地坑，并采用不銹鋼管道。由于正常運行情況下，003/004ZE 的高溫疏水引入SEO 地坑，為了避免高溫水對SEO 及下游帶來的不利影響，考慮從SEP 引一根管道接入003/004ZE 下游疏水的管道上（靠近SEO 地坑），為了不影響SEP 的正常用水，在SEP 引出點和SEO 引入點各增加一個閥門。同時保留原有的003/004ZE 下游SEP 冷卻水，根據實際運行情況考慮是否投入。第一步改造流程圖見圖4。

3.1.2 布置

將003/004PO 本體疏水和003/004ZE 下游疏水管之間的連通管去除，將003/004PO 本體疏水獨立的引入RPE 地坑和SEO 地坑，并將003/004ZE 的疏水獨立的引入RPE 地坑和SEO 地坑，進入SEO 地坑的疏水管靠墻布置，下插入地坑液位以下。從004ZE 的SEP 入口管線上引出一根管道接入003/004ZE 下游疏水的管道上（靠近SEO 地坑）。布置考慮利用原有的疏水管道和閥門。

3.1.3 電氣、儀控和結構

電氣、儀控和結構暫不做變更。

3.2 第二步

如果經第一步改造后，仍然存在疏水量大和蒸汽彌漫的問題，在確認地坑附近無疏水或不考慮疏水的前提下，將考慮如下改造：

（1）將SEO 地坑擴大，更換SEO 泵，減小泵的啟動次數，延長泵的使用壽命和更換周期；

（2）在SEO 地坑上加蓋板并密封，解決蒸汽彌漫現象。

圖5 SEO 地坑泵包絡尺寸

3.2.1 系統

改造方案將擴大SEO 地坑容積，考慮在原有的地坑上向外擴0.5m（靠墻面的兩側不變），增加0.5m 高的圍堰，形成新的地坑，地坑設置密封蓋板。同時，從SEO 地坑接一根排汽管線到003/004ZE的排汽管（或更加接近大氣的管線）。

SEO 地坑采用1 臺泵，同時具有手動和自動控制模式。自動模式下泵的啟停由液位控制，液位信號送主控室，泵擬采用地坑液下泵，見圖5。

3.2.2 布置

抬高風管冷凝疏水管，使其能夠向新增地坑疏水。重新布置SEO 地坑出水管，此外，從SEO地坑接一根排汽管線到003/004ZE 的排汽管（或更加接近大氣的管線）。

3.2.3 電氣

為了避免上級動力電纜的更換及重新敷設，改造擬采用原有動力電纜作為新增泵的動力電源和控制電源，采用原有就地掛墻式控制柜對泵進行供電及控制，接受水位高、低信號并執行啟、停泵動作。水位原有送主控報警信號經過控制柜轉接送出，控制回路供電由控制柜380V 交流電源經自身轉換后的48V 直流電源獲得。

當新增的地坑泵出現故障時，替換為原有SEO 潛水泵繼續排水，其供電和控制方式保持不變。

3.2.4 儀控

采用浮球式磁性翻柱液位計就地監測地坑水位（頂部安裝）；另設置浮球式液位開關，信號送就地控制柜，控制泵的啟停。具體控制方式如下：高1 液位啟泵，高2 液位啟泵并就地及主控報警；低1 液位停泵，低2 液位緊急停泵并就地及主控報警（緊急停運控制優先級別最高）。

3.2.5 結構

圍堰采用鋼筋混凝土結構，通過植筋的方法與地面連接。這樣不僅強度有保證，而且從地坑的防水效果來看也較好。在墻面上安裝固定支架，用以支撐泵和液位儀表。對現有SEO 疏水管道和改造后的疏水管道用混凝土現澆形成蓋板，在改造擴大的地坑上增設蓋板，整個地坑蓋板可設計成由幾塊蓋板扣合組成的形式，來保證密封、拆卸、搬運的要求。從現場實際環境（潮濕，霧氣彌漫）考慮，蓋板采用鋼筋混凝土結構。這樣蓋板不僅能滿足使用要求（檢修、放入潛水泵等），而且使用更為耐久。此外，在SEO 地坑泵的正上方增加檢修吊點，以方便起吊地坑泵。

4 結論

本文通過對秦山核電二廠輔助汽動泵蒸汽疏水問題的分析，找到問題根源，對原設計不足之處進行整改，解決長期困擾的疏水管道穿孔、堵塞和疏水管缺乏獨立性等問題，可實施性強，為有類似問題的電廠提供借鑒。

［1］蒸汽發生器輔助給水系統手冊[Z].

［2］蒸汽發生器輔助給水系統流程圖[Z].

［3］核島疏排水系統流程圖（地面疏水）[Z].

［4］電廠污水系統流程圖[Z].