秦二廠真空泵區域氨氣問題技改淺析

金艷駿

【摘 要】在核電站中，凝汽器真空系統（CVI）的運行必不可少，但其在運行過程中產生了揮發性的氨氣，造成了廠房污染，產生了工業安全風險。本文針對這一問題進行了分析并提出了解決方案。

【關鍵詞】氨水;氨氣;真空;廢水;地坑

中圖分類號： TQ172.6文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）01-0202-002

0 背景

在秦二廠核電機組中，凝汽器真空系統（CVI）的功能是在汽輪機啟動時和正常運行期間從凝汽器中抽除空氣和不凝結氣體，建立凝汽器真空并保持凝汽器的設計真空，從而為汽輪機提供一個合適背壓。其主要工作過程如下：在機組啟動及正常運行期間，CVI水環式真空泵從凝汽器中抽出空氣、水汽和其他不凝性氣體，大部分蒸汽在真空泵中凝結，剩余水蒸汽及其他氣體進入CVI汽水分離器。蒸汽在汽水分離器中冷凝成水一部分冷凝水經熱交換器冷卻后返回真空泵殼中，其余過量冷凝水及真空泵軸封水排放至分離器所在房間消防地坑SEO502PS。

秦二廠機組二回路系統中通過在給水中添加氨水（NH3H2O）調節二回路pH值，蒸汽中的部分氨氣在凝汽器抽真空過程中與其他氣體一起進入汽水分離器。汽水分離器冷凝水蒸汽時，部分氨氣溶解在冷凝水中，并最終排至SEO502PS。在含氨水的排放路徑中，敞開在房間中的含氨水中部分氨氣會揮發至房間。

原設計中，秦二廠3、4號機組汽水分離器溢流水先流至一個帶蓋板的漏斗，然后由漏斗接管送至房間SEK地溝，再由地溝排至消防地坑SEO502PS。SEO502PS的廢水由消防水SEO521/522/523PO排出。由于房間氨味較重，秦二廠3、4號機組參照1、2號機組由地溝排放變更為固定管排放至SEO502PS的方式，通過橡膠管將含氨水排至消防地坑，以避免含氨水由于長期在地溝中水分蒸發造成氨氣揮發。秦二廠3、4號機組通過增加橡膠管排放改造后，地溝區域氨味已基本消除。氨味主要存在于消防地坑SEO502PS區域，且SEO502PS遠離含氨水排水口一端的味道更重。SEO502PS中的廢水排放間隔時間長，地坑水的蒸發造成了其中溶解氨氣的揮發，且汽機廠房高溫環境加劇了氨氣揮發。

氨氣具有強烈刺激氣味，長期吸入可能引起呼吸道疾病或急性中毒，危害人員健康。因此秦二廠3、4號機組有必要在原變更基礎上進一步采取有效措施，進一步消除房間氨味，改善人員工作環境。

1 問題分析與解決方案

理論上可以從三方面對房間空氣中的氨氣含量加以控制：一、從源頭上限值氨氣的產生;二、在氨氣產生后限制進入房間環境的氨氣量;三、進入房間后采取措施將氨氣盡快排出。對于第一點，由于二回路采用氨水和聯氨控制水質，將pH及含氧量控制在限值內所需注入的氨水及聯氨量基本是定的。凝汽器需要CVI真空泵連續抽真空，CVI真空泵抽出水汽及不凝性氣體連續送入CVI汽水分離器，因此，CVI汽水分離器的溢流水體積及含氨量是一定的，無法減少氨氣產生量。對于第二點，氨氣在水中的溶解度比較大，汽水分離器剛排出的含氨水氨氣的揮發量較少。在排至消防地坑SEO502PS后，由于環境溫度升高，氨氣溶解度減小，且水分不斷揮發，加劇了氨氣從水中逸出。由于消防地坑上部為鋼格柵，對于揮發氨氣沒有任何包容阻擋作用，逸出的氨氣全部進入房間。為不影響消防地坑收集消防水的能力，消防地坑上的格柵不能改為密封蓋板，因此只能通過優化運行方式減少含氨水在水坑中的留存時間，來減少氨氣向房間的排放;或改變含氨水排放路徑，將含氨水收集到密封儲罐中，徹底解決氨氣向房間擴散的問題。對于第三點，由于汽輪機廠房空間較大，地坑區域通風較差，可考慮在地坑上方增加通風罩，及時排除進入廠房的氨氣。綜上，為解決凝汽器真空系統（CVI）運行過程中房間氨味重的問題，提出以下三種方案：

方案一、優化運行方式，及時排出SEO502PS含氨水。

目前SEO502PS的消防水泵SEO521/522523PO采用地坑液位自動控制啟停，當SEO502PS中廢水到達高液位（1.4m）后SEO521/522/523PO自動啟動排出廢水，SEO502PS到達低液位（0.4m）后泵啟動停止。由于地坑容積較大，地坑到達高液位排水的時間間隔較長，導致含氨水在地坑中長時間積留，引起氨氣揮發。因此，建議運行人員定期手動啟動消防水泵或降低高液位自動啟泵整定值，以及時排放地坑水，并在夏季高溫時期增加地坑水排放頻次。

若長期運行后房間仍存在氨味，建議化學部門對地坑水樣進行pH或氨濃度分析，根據分析結果及地坑水量，添加合適的化學物（如稀硫酸），將氨水轉化為銨鹽，消除氨氣揮發;或為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氣逸出，但對原設計影響較小。

方案二、增設含氨水收集貯罐及排放泵。

增設一臺收集罐，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層房間中。收集罐為常壓容器，設置排氣管，排氣管可連接至房間通風，或在排氣管道口設置過濾器裝填吸附劑（如顆粒陽樹脂），消除從排氣口逸出的少量氨氣。

為收集罐增設一臺排放泵，排放泵出口連接至SEO521/522/523PO出口排放管。收集罐設液位儀表，自動控制泵啟停。保留原含氨水排至地坑的流道，以在泵維修或不可用時，暫時將水排至SEO502PS。

本方案可基本消除氨氣逸出，但需要增設一臺收集罐及一臺排放泵，增加泵的用電及控制，需要根據廠房情況開展布置設計。收集罐入口及出口管道需要貫穿樓板。

方案三、為SEO502PS增設局部排風罩。

在SEO502PS上部增設局部排風罩，加速地坑上方氨氣的排出，控制擴散至房間其他位置的氨氣。此方案，需確定局部排風所需通風量及換氣次數、匹配房間原風機負荷、確定排風罩、排風去向等技術問題，方案較復雜。

2 結語

以上三種方案通過限值進入房間環境的氨氣量或盡快排出進入房間氨氣等方式，解決了凝汽器真空系統（CVI）運行過程中房間氨味重的問題，避免了人員誤吸入過量氨氣可能引起呼吸道疾病或急性中毒等工業安全事件，為核電廠安全生產運行提供了重要保障。

【參考文獻】

[1]秦二廠三、四號機組中級運行.