方家山核電機組廢氣處理系統的運行控制優化初探

高漢興

摘? ?要：核電機組廢氣處理系統直接關系到廢氣的排放，對核電機組廢氣處理系統的運行控制進行有效優化，可以實現更好的遠程操作，有效地降低潛在的劑量輻射，滿足輻射防護最優化的原則。本文介紹了方家山核電機組廢氣處理系統的工藝流程和運行方式，通過對該系統的技術特點的分析以及參考其他核電機組同類系統運行方式，提出了對現在廢氣處理系統運行控制方式的優化可能。

關鍵詞：廢氣? 運行控制? KSN? 優化

中圖分類號：TM623.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0115-02

在方家山核電機組調試中，因廢氣處理系統就地控制柜9TEG0014AR無法按期到場，為了不耽誤系統調試工期，經對系統資料分析判斷，確定了相關功能通過KSN上位機臨時控制的方案，完成了TEG系統相關設備的功能試驗。本文結合此次臨時控制方案的實施及應用效果，參考秦山310MW機組、恰希瑪2號機組的廢氣處理系統遠程控制經驗，通過對方家山廢氣處理系統（TEG）系統功能、運行方式等幾個方面的闡述，以期為以后TEG運行控制的優化可行性提供參考。

1? 廢氣處理系統概述

1.1 廢氣處理系統功能及流程

按照氣體廢物中的含氫量，廢氣處理系統分為含氫廢氣和含氧廢氣兩個子系統。

（1）含氫廢氣主要是由氫氣、氮氣和反應堆冷卻劑中產生的放射性惰性氣體和碘等組成。

廢氣由核島疏水排氣系統（RPE）收集，并將氣體導入緩沖罐9TEG001BA的入口管道，在入口管道上旁接氧分析儀，以檢測含氫廢氣中的氧氣濃度。緩沖罐內的氣體引至兩臺并聯的廢氣壓縮機（1TEG001CO和2TEG002CO）的入口，經壓縮機壓縮后通過壓縮氣體冷卻器（1TEG001RF或2TEG002RF）以降低氣體溫度送至衰變箱，當所含放射性核素含量已低于可接受的限值時，排至DVN系統。

（2）含氧廢氣主要為含有少量放射性碘及其同位素的空氣。

RPE總管收集的廢氣通過電加熱器降低含氧廢氣中的相對濕度，經碘吸附器處理后由兩臺并聯的排氣風機（1TEG001ZV和2TEG002ZV）排入DVN系統。

1.2 方家山廢氣處理系統的運行及控制

1.2.1 廢氣處理系統的運行

含氫廢氣子系統為間斷運行。正常運行時，廢氣壓縮機根據緩沖罐壓力的變化，自動進行啟動或停止運行。含氫廢氣排放時，由其中一個或兩個并聯安裝的氣動控制排放閥控制排放。

含氧廢氣子系統為連續運行，兩臺風機互為備用，電加熱器維持含氧廢氣的濕度與其對應的風機一起運行。

1.2.2 廢氣處理系統的控制

廢氣處理系統（TEG）由就地控制盤和核輔助廠房三廢處理控制系統（KSN）控制系統控制，電站計算機和控制系統（KIC）上設有“TEG故障”報警顯示和控制含氫廢氣排放的緊急停止選擇開關。

在KSN系統的操縱員站只能監視TEG系統的運行狀態和報警功能。

2? 廢氣處理系統運行控制優化可行性分析

2.1 廢氣處理系統運行控制優化誘因

如圖1KSN系統結構，在KSN操作員站，廢液處理系統（TEU），硼回收系統（TEP）均可通過操縱員站實現遠程控制，而廢氣處理系統的含氫、含氧子系統可以完成監控功能，但不能進行設備控制，這給運行人員帶來很大的不便。

2.2 TEG運行控制優化方案

TEG就地設置的儀控參數通過就地控制柜9TEG001AR轉接（功能1）傳送至KSN機柜執行信號處理，經KSN處理后的信號再傳至9TEG001AR執行相應的參數顯示、報警信號指示及操作命令（功能2），完成相應系統就地運行操作。

在KSN上位機可以實現就地控制柜9TEG001AR相關控制及顯示功能，主要涉及以下3個方面。

其一，需加端接箱將設計中經9TEG001AR柜內端接的現場信號量排送到KSN相關機柜1KSN902AR、2KSN902AR、9KSN904AR實現對接。

其二，9TEG001AR就地盤柜上的報警指示、切換開關、信號指示、工藝流程監控等，需在KSN上位機新增兩幅工藝畫面實現。

其三，為防止在現場信號端接時引入誤發信號，需在KSN機柜內做好安措，在端接完成并校驗正常后再恢復安措。

上述問題通過“廢氣處理系統手冊11.5章”資料、參考M310同類電站就地控制盤柜控制方式以及協同KSN供貨承包商技術人員可以解決。

2.3 TEG運行控制優化方案實施

按照3.2所述TEG優化方案，9TEG01AR相關的27個現場信號量在KSN機柜上端接，同時根據9TEG001AR的盤面布置圖，在KSN上建立了兩幅TEG遠程控制畫面。

通過該臨時控制方案，完成了TEG系統相關預試驗。經使用驗證，TEG系統狀態監視、設備啟停操作、信號報警等功能均能通過KSN操縱員站便捷、正常的實現。

3? TEG系統運行控制優化的良好反饋

3.1 優化TEG控制方式可以提高系統運行穩定性和設備安全性

TEG含氫子系統屬熱備用，間斷運行。在廢氣的接收和壓縮輸送通過廢氣緩沖罐壓力變化聯鎖兩臺隔膜式壓縮機（1TEG001CO，2TEG002CO）自動啟停運行，以現在TEG 控制方式，KSN的TEG工藝畫面能監視壓縮機運行狀態。

但是，壓縮機發生聯鎖失效故障或緩沖罐“壓力高高”、“壓力低低”信號發出報警時，壓縮機不會自動停運，需由運行人員手動停止。

如果運行人員不在9TEG001AR控制柜現場或通過KSN遠程監控發現異常再至現場干預，可能導致壓縮機膜片破裂故障，而經過優化的廢氣系統KSN遠程控制方式，則可發揮DCS控制系統實時、準確、快速的特點，及時響應，避免相關風險。

3.2 優化TEG控制方式可經DCS軟硬件資源完善系統運行的可靠性和經濟性

例如，在KSN上初版TEG工藝畫面上并沒有體現1TEG001ZV，2TEG002ZV的對應出口閥1TEG055VA，2TEG056VA，在系統運行中，兩個閥門的狀態直接關系到對應設備的正常運行，所以，通過與儀控支持人員交流，增加了1TEG055VA，2TEG056VA的狀態顯示。

由此可見，通過DCS軟硬件資源可以便捷，快速地完成系統運行生產中反饋的各類技術變更。

3.3 優化TEG控制方式可以實現操作人員輻射防護最優化

從廠房布置來看，9TEG001AR就地控制箱距離高放含氫廢氣收集和排放管線、廢氣衰變箱均較近，而在執行如廢氣排放之類的操作時，運行人員需長時間在9TEG001AR上調節排放流量，存在增加的劑量輻射水平的可能。通過廢氣系統控制方式的優化，廢氣系統很多運行操作都在遠程KSN操縱員站完成，降低潛在的劑量輻射，滿足輻射防護最優化原則。

4? 結語

在RCC-P中TEG系統控制原則沒有明確的要求，對比秦山310MW機組及恰希瑪2#機組，雖機組堆型不同，但廢氣處理系統的功能、流程及設備功能基本一致，其廢氣處理遠程控制已是成熟的運行方式，方家山廢氣處理系統由就地控制優化為遠程KSN控制，從技術上分析是可行的，當然，改變系統的控制方式，還需各方專家更詳盡的技術論證。

參考文獻

[1] 王純，張殿印.環境工程技術手冊：廢氣處理工程技術手冊[M]. 北京：化學工業出版社，2013.

[2] 張翔.廢氣處理系統調試研究[J].科技視界，2018（32）：256-258.

[3] 李永國，王龍江，史英霞，等.核電站滯留床用活性炭的性能研究和選擇[J].輻射防護，2018，38（2）：148-154.