乏燃料大廳低溫報警頻發(fā)的原因分析及防止生凝露的應對措施

黃賢華　徐俊　魏曉棟

【摘 要】秦二廠1號機組乏燃料大廳長期觸發(fā)低溫報警，給系統(tǒng)運行造成了一定的困擾。為分析該報警產(chǎn)生的原因，本文通過對DVK（燃料廠房通風系統(tǒng)）和SES（廠用冷熱水系統(tǒng)）兩個相關(guān)系統(tǒng)的設計參數(shù)與實際參數(shù)的對比，得出主要是因為DVK進風量小于設計值。并通過對凝露原理的分析，最終得出DVK系統(tǒng)停運工況是乏燃料大廳墻內(nèi)壁產(chǎn)生凝露的主要成因。

【關(guān)鍵詞】低溫報警；凝露；措施

Analysis of the causes of the spent fuel hall low temperature alarm and measures to prevent the occurrence of condensation.

Huang xianhua，Xu Jun，Li Tieying，Qu Shilong

（CNNP Nuclear Power Operations Management Co，Ltd. Haiyan Zhejiang，314300）

【Abstract】Spent fuel hall often trigger temperature alarm，caused some trouble to the operation of the system. In order to analyze the causes of the alarm， comparison of design parameters and the actual parameters of DVK（Fuel building ventilation system） and SES（Cold and hot water system） ， mainly because the DVK quantity is less than the design value. Analysis on the condensation principle， finally DVK system outage conditions are the main causes of spent fuel hall wall dewing.

【Key words】Low temperature alarm；Dewing； Measures

0 前言

DVK系統(tǒng)在乏燃料大廳的溫度根據(jù)FSAR要求最低限值為25℃。根據(jù)報警卡描述及DVK系統(tǒng)設計，該報警設置目的為防止凝露發(fā)生，從而導致凝結(jié)水稀釋乏池。目前從現(xiàn)場運行來看，冬季時即使SES熱水系統(tǒng)全部投運也僅能維持乏大廳的溫度為16℃，DVK006ST會觸發(fā)低溫報警。春秋季因為SES系統(tǒng)的停運，DVK006ST實際也是長期觸發(fā)低溫報警的。2013年1#乏燃料大廳溫度趨勢中，全年只有夏季5月6日至9月25日達到25℃以上。其它機組的乏燃料大廳也有同樣的情況。同時，乏燃料大廳的濕度限值為70%，實際運行中，濕度值也經(jīng)常突破限值，最高可到95%，這種工況給DVK系統(tǒng)內(nèi)的碘吸附器的正常運行帶來隱患，因為當空氣濕度超過70%后，碘吸附器的除碘效果將大大降低。本文以1#機組為例，通過DVK系統(tǒng)及SES系統(tǒng)的設計值與現(xiàn)場值的對比，分析DVK006ST產(chǎn)生低溫報警的原因，提出防治凝露的應對措施。

1 DVK及SES系統(tǒng)功能

1.1 DVK系統(tǒng)功能及設計參數(shù)

DVK在設計上是直流式的全新風系統(tǒng)，設計功能為維持設備正常運行所需的環(huán)境和人員進入工作場所所需的環(huán)境溫度、限制空氣中水蒸氣含量避免在乏燃料大廳墻內(nèi)壁產(chǎn)生結(jié)露、事故工況下將排風放射性降低到居民可接受及允許排放的水平。

新風從新風口吸入后，經(jīng)加熱器DVK001RE（冬季時保持連續(xù)運行）→冷卻器DVK001RF（自動運行，DEG回路保持投運，DEG側(cè)三通調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)器DVK012RG置自動，手動設置調(diào)節(jié)器定值）→風機DVK001/002ZV→加熱器DVK007RE（自動運行，SES回路保持投運，SES側(cè)三通調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)器DVK001RG置自動，手動設置調(diào)節(jié)器定值）→乏燃料大廳（表1）

1.2 SES系統(tǒng)功能及設計參數(shù)

SES的系統(tǒng)功能為以95℃的熱水向核島、常規(guī)島用戶供熱，其中核島用戶中包括DVK系統(tǒng)。

SES的設計流量為2×170t/h，設計回水溫度70℃，供水溫度95℃。

2 DVK及SES的運行狀態(tài)

2.1 DVK系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)

加熱器的SES回路及冷卻器的DEG回路均投運，相應調(diào)節(jié)器置自動。

乏池大廳與室外壓差1DVK021LP已滿量程（量程范圍：0—60Pa）。

通過運行小神探采集到2014年1月1日至2014年2月28日的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，列表如下（表2）：

2.2 SES系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)

SES泵2用1備，滿足設計要求。

回水溫度無歷史數(shù)據(jù)，采集的為2月28日現(xiàn)場巡檢數(shù)據(jù)，為60℃。冬季時的經(jīng)驗數(shù)據(jù)一般為30-40℃。

供水溫度為66℃，2014年1月1日至2014年2月28日的溫度趨勢如表3：

2.3 系統(tǒng)運行時設計值與實際值的對比分析

表4中實際值均為2014年2月28日實時采集的現(xiàn)場巡檢數(shù)據(jù)：

表經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與對比，發(fā)現(xiàn)SES及DVK實際運行情況與設計要求偏差較大。DVK新風溫度及風機出口溫度明顯高于設計值，SES供水溫度明顯低于設計值。以下著重對影響乏燃料大廳溫度的主要參數(shù)做出分析。

1）1#機組的DVK021LP在系統(tǒng)運行期間長期滿量程，該表反映的是乏池大廳的負壓情況。查詢CMS，2013年12月28日曾對儀表滿量程缺陷進行過檢修工作，維修報告中的檢修過程為：更換儀表后仍指示滿量程，經(jīng)與運行溝通，為滿足系統(tǒng)運行要求，該表指示滿量程為正?，F(xiàn)象。事實上，因為需防止當發(fā)生燃料操作事故、鉛容器操作事故及LOCA事故時高放空氣從K廠房流向N廠房，乏燃料大廳的負壓必須大于N廠房的負壓。當前N廠房負壓大約為400Pa（無直接監(jiān)測儀表，以送排風壓力之差計算），所以乏燃料大廳的實際負壓值是遠大于DVK021LP的測量上限（60Pa）的。

2）1DVK004LT的溫度數(shù)據(jù)表明DVK007RE的出風溫度是可以基本滿足設計要求的。SES受系統(tǒng)設備的局限，在以設計負荷運行時跑冒滴漏情況較多，一般以截流SVA供汽閥的方式來保證設備的正常運行，因此SES的供水溫度（66℃）遠小于設計值（95℃）。根據(jù)SES系統(tǒng)流量不變并且溫度不足的情況，并且大廳溫度也偏離設計溫度較大，說明流經(jīng)DVK007RE的風量是不足的，否則以SES的加熱能力無法將DVK007RE的出口風溫維持在設計值附近。因此，乏燃料大廳的超設計值負壓不是因為大廳的出風量過大，而是因為大廳的進風量偏少造成的。

3）在CBA中查詢，1DVK系統(tǒng)在2014年2月12日至2014年2月14日曾全停，這與現(xiàn)場巡檢記錄中的乏池大廳濕度的升高時間吻合。

1DVK開工及完工時間，如表5：

1#機乏燃料大廳濕度升高時間，如表6：

將比對時間段擴大至2013整年，1DVK的停運時間仍與乏池大廳的濕度增加時間吻合，表7為2013年1DVK停運時間段：

值得注意的是，上述設備停運情況絕大多數(shù)是因為預防性維修（即PM項目）造成的。

圖2為2013年1#乏燃料大廳濕度趨勢：

我們知道凝露的產(chǎn)生原因為濕空氣中溫度場的不均勻，導致局部空氣中水蒸汽達到露點溫度而析出。如果要在乏燃料大廳墻內(nèi)壁產(chǎn)生凝露，必須滿足以下條件：乏燃料大廳墻內(nèi)壁表面溫度低于大廳空氣的露點溫度，大廳空氣的露點溫度可由空氣溫度及相對濕度計算得出。

空氣溫度及相對濕度對露點溫度的影響如圖2所示：A點的空氣溫度為T1，相對濕度為Φ1，露點溫度為TdA；B點的空氣溫度為T1，相對濕度為Φ2，露點溫度為TdB；C點的空氣溫度為T2，相對濕度為Φ2，露點溫度為TdC。根據(jù)圖例可知道相同濕度下空氣溫度越高或者相同溫度下相對濕度越高，空氣的露點溫度也越高，（下轉(zhuǎn)第32頁）（上接第14頁）越容易產(chǎn)生凝露。K廠房墻壁的隔熱系數(shù)為固定值，外界溫度越低則墻內(nèi)壁溫度越低，與可加熱的能控制在一定溫度范圍的大廳空氣的溫差也越大，越容易產(chǎn)生凝露。

當DVK停運后，乏池蒸發(fā)出的水蒸氣無法通過DVK系統(tǒng)排出廠房，乏燃料大廳的空氣濕度上升。冬季時，此種工況會大大增加大廳墻內(nèi)壁凝露的風險，夏季時外界溫度較高，凝露風險相對較低。但是，此種DVK停運工況下，凝露全部來源于乏池蒸發(fā)出的水蒸汽，即使發(fā)生凝露現(xiàn)象并且部分滴入乏池，水量也不足以補償乏池中硼水的蒸發(fā)量，不會引起乏池硼濃度的稀釋。

從2013整年的乏燃料大廳濕度趨勢圖中還能發(fā)現(xiàn)，夏季時濕度偏低，這是因為夏季時投運了DVK001RF，系統(tǒng)中的水蒸汽已有部分在冷卻器中冷凝，此時除非乏池失去冷卻后產(chǎn)生大量水蒸汽，否則大廳不會產(chǎn)生凝露。

3 結(jié)論及應對措施

通過以上分析可以知道：

1）1DVK006ST冬季時觸發(fā)低溫報警主要是因為乏燃料大廳的DVK進風量不足以及SES供水溫度較低，導致對大廳的加熱量不足。

DVK進風量受限于控制區(qū)內(nèi)通風系統(tǒng)的流向，必須保證乏燃料大廳負壓大于N廠房的負壓。在調(diào)試期間系統(tǒng)內(nèi)風閥已固定好開度，所以可調(diào)節(jié)余度不大。如果要調(diào)整N廠房負壓則是一個非常浩大的工程，在短期內(nèi)無法完成。SES系統(tǒng)因設備原因無法提供滿足溫度要求的供水，雖然在DVK進風量不足時可維持風溫，但不足以將大廳溫度加熱至25℃。

但該低溫報警的存在并不能說明大廳墻內(nèi)壁一定會產(chǎn)生凝露。從實際運行情況看，在DVK正常運行并且乏池沒有失去冷卻下，大廳溫度即使再低，只要濕度正常，大廳并不產(chǎn)生結(jié)露。大廳溫度更大意義上是維持一個人員進入工作區(qū)域所需要的溫度而非判斷是否產(chǎn)生凝露的唯一依據(jù)。

2）DVK系統(tǒng)全停時，因為乏池蒸發(fā)出的水蒸汽無法從大廳排出，導致大廳空氣濕度明顯上升。此種工況在任何環(huán)境溫度下都會增加凝露產(chǎn)生的可能性，但是凝露來源單一，全部來自于乏池蒸發(fā)出的水蒸汽，不會導致乏池硼濃度的稀釋。

因此，防止大廳產(chǎn)生凝露主要應從控制大廳的濕度著手。2013年度中1DVK系統(tǒng)共12次全停，其中包含相當數(shù)量的PM項目，停運時間時間長短不一。隨著系統(tǒng)健康監(jiān)督工作的開展，CMS中的PM項目也應得到相應優(yōu)化。延長預防性維修的周期，合理安排檢修窗口等都可將DVK全停時間段縮短，從而有效的防止大廳中濕度的增加，防止產(chǎn)生凝露。PTR乏池失去冷卻時雖然大廳溫度、濕度會增加并產(chǎn)生凝露，但實際運行中此種工況下更關(guān)注乏池的液位下限。隨著蒸發(fā)量的增加，乏池補水的頻率加快，此時乏池硼濃度被稀釋的可能性來源于SED補水管線的操作失誤而非凝露。

從控制凝露風險的角度出發(fā)，乏燃料大廳可增加一臺露點儀，儀器應根據(jù)大廳溫度、相對濕度計算出當時環(huán)境溫度下的露點溫度，并與大廳墻內(nèi)壁的溫度做比較。當墻內(nèi)壁的溫度小于露點溫度達到一定限值時，儀器觸發(fā)報警，運行人員則根據(jù)各相關(guān)系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)做出響應。

【參考文獻】

[1]DVK系統(tǒng)手冊[S].

[2]SES系統(tǒng)手冊[S].

[3]周根明，保護廳防凝露控制系統(tǒng)研究[M].江蘇科技大學學報，2013.

[4]葉應權(quán).二核通風運行管理[Z].

[5]運行三處CBA/小神探導出數(shù)據(jù)[Z].

[6]CMS導出數(shù)據(jù)[S].

[責任編輯：張濤]